单层WS2原位生长增强CdS光催化产氢活性的机制研究

研究人员通过固相热还原法在球形CdS表面原位生长单层WS2，成功构建高效光催化产氢体系。该研究解决了二维材料层数控制和载体接触状态的关键问题，0.75% WS2/CdS复合材料实现6.95 mmol·g?1·h?1的产氢速率和44.6%的表观量子效率，为超薄助催化剂设计提供了新思路。

　　

过渡金属二硫属化物(TMDs)作为光催化产氢的明星助催化剂，其性能与层数及载体接触状态密切相关。最新研究采用创新性固相热还原策略，将(NH₄)₂WS₄纳米晶锚定在连续表面的CdS球体上，成功制备单层WS₂/CdS复合体系。得益于WS₂与CdS间费米能级差异和原子级紧密接触，光生电子从CdS导带向WS₂的纵向迁移距离显著缩短，实现载流子的空间选择性再分布。单层WS₂丰富的边缘活性位点，使富集电子能够快速捕获并还原质子生成H₂。优化后的0.75% WS₂/CdS在420 nm波长下展现出6.95 mmol·g^?1·h^?1的卓越产氢速率和44.6%的表观量子效率(AQE)，该研究不仅为光催化剂表面单层二维材料锚定提供了简便方法，更深化了对超薄助催化剂增强光催化活性机制的理解。