Z型异质结载流子动力学路径工程：揭示二元直接与三元电子介导策略对光催化析氢的增强机制

本综述系统比较了二元直接与三元电子介导Z型异质结的载流子动力学特性。通过构建MOF衍生的In2O3/rGO/C3N5三元体系，揭示rGO作为电子介质可显著增强内建电场（IEF）、延长载流子寿命（448.16 ps）并提升表面电势差（51 mV），最终实现光催化析氢性能1.5倍提升，为设计高效Z型光催化剂提供了动力学层面的理论依据。

　　

Highlight

三元电子介导Z型异质结通过rGO桥接实现载流子定向迁移，其光催化析氢性能较二元直接Z型体系提升1.5倍，为能带工程提供了创新设计思路。

Morphological and structural characteristics

如图1a所示，三元In₂O₃/rGO/C₃N₅的制备经历多步精准调控：首先通过3-氨基-1,2,4-三唑热聚合获得块体C₃N₅，经NaOH溶液水热反应剥离为C₃N₅纳米片（NS）；同时将In(NO₃)₃与对苯二甲酸（TPA）在DMF中通过油浴法合成In-MIL-68前驱体，经煅烧后获得多孔In₂O₃；最终通过水热自组装将rGO作为电子桥梁整合形成三元异质结。

Conclusion

成功构建的In₂O₃/rGO/C₃N₅三元Z型异质结证明，rGO的引入不仅增强光催化析氢性能，更通过强化内建电场、延长载流子寿命及促进电荷空间分离，为高效太阳能转化体系设计提供了动力学优化范式。