化石燃料的过度消耗和碳排放的加剧引发了能源危机和环境问题。为实现碳中和，氢能已成为促进可持续发展的重要途径 [1], [2], [3]。氢能的 calorific value 高达 140 MJ/kg 且对环境友好，使其成为一种具有广阔应用前景的清洁能源载体 [4], [5], [6]。光催化分解水已成为利用太阳能和水生产可再生氢燃料的最有前途的绿色技术之一 [7]。现代社会中塑料的广泛使用不断加剧环境压力并危害人类健康。据估计，到 2025 年，塑料废物将超过 4 亿吨，其整个生命周期的温室气体总排放量将达到 20 亿吨。每年，数百万吨塑料进入海洋，在紫外线辐射和机械力的作用下，降解为纳米塑料，对生态环境和人类健康构成严重威胁 [8], [9], [10]。 值得注意的是，塑料可以在碱性海水中水解成小分子 [5], [11]，在光催化反应中充当电子供体。同时，有效的电荷分离可以利用光生电子将海水中的 H+ 还原为 H2 [5]。因此，高效稳定光催化剂的合理设计和构建可以同时实现海洋塑料废物的光催化升级回收和天然海水中的原位制氢。
自 1972 年 TiO2 电极首次用于光电化学分解水以来，半导体光催化分解水制氢得到了深入研究，并探索了多种光活性材料作为光催化剂 [12], [13]。金属硫化物具有独特的电子结构和优异的可见光响应能力，显著提高了太阳能转换效率，克服了传统氧化物（如 TiO2）仅对紫外光响应的局限性 [14], [15]。其中，CdS 纳米材料因其窄带隙和合适的能带结构而被广泛研究为光催化系统。纯相 CdS 存在载流子复合快和光稳定性差的问题，严重限制了其光催化制氢性能 [16], [17]。因此，提高 CdS 的载流子分离效率和抑制光腐蚀已成为研究重点。杂原子掺杂和助催化剂负载可以分别调节电子结构和表面反应动力学，促进载流子分离 [18]。
近年来，2D MoS2 异质结构表现出大比表面积、优异的导电性和可调的表面化学性质 [19]。 MoS2 边缘的不饱和硫原子可以作为活性位点吸附氢原子并促进析氢。其 basal plane 上的硫原子通常催化惰性，但掺杂、应变、相变和剥离可以调节其电子和几何结构，有效激活 basal plane 活性 [20], [21]。地球上丰富的镍基材料因其独特的电子结构、成本效益和出色的催化性能而引起了极大兴趣 [22]。 Wang 等人 [23]，指出 Ni 掺杂可以显著增加 MoS2 的活性位点密度、比表面积和导电性，有效改善其固有缺陷，并增强电化学析氢性能。在机理上，钼位点的强氢吸附和镍位点的高效水分离协同加速了催化动力学。
在以前的研究中，Lu 等人 [24] 将三乙醇胺 (TEOA) 加入水溶液中作为光催化反应的牺牲剂，并采用 3.5?wt.% NaCl 溶液模拟海水进行对比实验以研究析氢性能。Tian 等人 [5] 使用一次性饮料吸管作为塑料基底。吸管在碱性水溶液中水解，所得溶液用于探索析氢活性。Yin 等人 [25] 利用高纯度 PLA 粉末，在碱性天然海水中水解，并采用所得反应溶液评估析氢性能。与上述工作相比，本研究摒弃了传统的有机牺牲剂（如甲醇和 TEOA），避免了其包括高成本、不可再生和副产物处理困难等固有缺陷。同时，创新性地采用了真实的塑料袋和天然海水系统。此类系统包含的组分远比纯塑料粉末和模拟海水复杂得多。废塑料作为空穴牺牲剂，实现了从海水中高效光催化制氢。
在本研究中，通过在 MoS2 的原位合成过程中引入 Ni 源制备了 Ni 掺杂 MoS2 (Ni-MoS2)，并通过液相剥离获得了超薄纳米片。层状晶体结构赋予材料高电荷迁移率和丰富的表面活性位点，使其在催化和电化学应用中极具吸引力 [26]。 Ni-MoS2 通过物理沉积均匀负载在 CdS 纳米棒表面。在合成过程中，Ni-MoS2 和 CdS 紧密接触形成稳定的异质结。Ni-MoS2 作为助催化剂，有效促进了光生电子 - 空穴对的分离和迁移。当 Ni-MoS2 的掺杂量为 6?mg 时，复合催化剂的光催化析氢速率达到 72.00?mmol·g-1·h-1，是纯 CdS 的 5.24 倍，是 Ni-MoS2 的 327 倍。总之，这项工作为绿色氢能的可持续生产提供了新策略，为塑料资源利用与废物能量转换的协同处理奠定了材料和机理基础。
