在半導(dǎo)體中，光生載流子的快速復(fù)合從根本上限制了其在光催化中的應(yīng)用。

基于此，2024年11月7日，武漢理工大學(xué)曹少文研究員、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）余家國教授和張建軍博士在國際頂級期刊Nature Communications發(fā)表題為《A superlattice interface and S-scheme heterojunction for ultrafast charge separation and transfer in photocatalytic H₂ evolution》的研究論文。

在此，作者報(bào)道了基于Mn_0.5Cd_0.5S納米棒的超晶格界面和S-型異質(zhì)結(jié)可以顯著促進(jìn)超快電荷分離和轉(zhuǎn)移。

具體來說，Mn_0.5Cd_0.5S納米棒中軸向分布的閃鋅礦/纖鋅礦超晶格界面在均勻內(nèi)部電場的增強(qiáng)下，可以更有效地重新分布光生載流子，并促進(jìn)體分離。

因此，Mn_0.5Cd_0.5S納米棒和MnWO₄納米顆粒之間的S-型異質(zhì)結(jié)可以通過異質(zhì)內(nèi)構(gòu)電場進(jìn)一步加速電荷載流子的表面分離。

隨后被吸附的H₂O捕獲光電子的速度快至幾皮秒，在模擬太陽照射下，無需任何助催化劑，光催化析氫速率可達(dá)54.4?mmol g^–1?h^–1。與對照樣品相比，產(chǎn)率增加了約5倍，并且在420 nm處測得的表觀量子效率（AQY）為63.1%。

這項(xiàng)工作為設(shè)計(jì)高效光催化的協(xié)同界面結(jié)構(gòu)提供了一種方案。

圖1：合成SL-MCS/MW NRs中的協(xié)同界面結(jié)構(gòu)

圖2：所制備催化劑的PHE性能及與已有報(bào)道的界面工程策略的比較

圖3：通過S-型異質(zhì)結(jié)實(shí)現(xiàn)表面電荷分離的機(jī)制

Wan, S., Wang, W., Cheng, B.?et al.?A superlattice interface and S-scheme heterojunction for ultrafast charge separation and transfer in photocatalytic H₂?evolution.?Nat. Commun.?15, 9612 (2024).?