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近日，杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院曾曉飛教授、朱喬虹博士團(tuán)隊(duì)以“Recent progress of metal sulfide photocatalysts for solar energy conversion”為題在Advanced Materials（IF：30.849）上發(fā)表綜述論文，系統(tǒng)歸納并描述了如何利用近期研究中的一些重要經(jīng)驗(yàn)來(lái)促進(jìn)金屬硫化物在人工光合作用中的進(jìn)一步發(fā)展。

數(shù)十年來(lái)，社會(huì)和工業(yè)對(duì)化石燃料的消費(fèi)不斷增長(zhǎng)，溫室效應(yīng)和環(huán)境污染已發(fā)展為人類(lèi)社會(huì)面臨的重大難題，因此作為替代方案的可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)越來(lái)越受到重視。太陽(yáng)能是一種地球上空前豐富且無(wú)限的能源，已發(fā)展成為清潔能源的重要分支。人工光合作用利用具有光響應(yīng)和轉(zhuǎn)換能力的半導(dǎo)體，通過(guò)使用地球上豐富的原料（如二氧化碳、二氧化氮）來(lái)生產(chǎn)燃料和化學(xué)品。因此，開(kāi)發(fā)具有強(qiáng)光捕獲和存儲(chǔ)能力的半導(dǎo)體光催化劑來(lái)驅(qū)動(dòng)人工光合作用成為全球科學(xué)家研究的焦點(diǎn)。

在過(guò)去的幾十年中，探索可見(jiàn)光響應(yīng)光催化劑的需求推動(dòng)了具有合適帶隙和寬光響應(yīng)范圍的金屬硫化物的快速發(fā)展。此外，隨著金屬硫化物的發(fā)展，其物理化學(xué)性質(zhì)通過(guò)各種工程策略不斷改變，包括元素?fù)诫s、相變、助催化劑引入和界面構(gòu)建等。金屬硫化物的可定制能帶結(jié)構(gòu)和加寬的光吸收有利于光催化中的有效電荷分離和足夠的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換效率。該論文重點(diǎn)描述了如何利用近期研究中的一些重要經(jīng)驗(yàn)來(lái)促進(jìn)金屬硫化物在人工光合作用中的進(jìn)一步發(fā)展，包括水分解、二氧化碳還原、固氮和污染物去除。論文分三個(gè)方面詳細(xì)討論了金屬硫化物用于太陽(yáng)能化學(xué)轉(zhuǎn)化的最新進(jìn)展，分別為：（i）金屬硫化物的功能機(jī)制和合成方法，（ii）金屬硫化物的光腐蝕機(jī)理、解決策略和設(shè)計(jì)原則，（iii）各類(lèi)光催化氧化還原反應(yīng)的內(nèi)在功能機(jī)制和仍待解決的問(wèn)題。最后還針對(duì)金屬硫化物作為光催化劑的相關(guān)挑戰(zhàn)、前景和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)提出了展望。

金屬硫化物作為光催化劑驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能到化學(xué)能轉(zhuǎn)化的發(fā)展和未來(lái)展望

本論文從金屬硫化物的作用、主要性質(zhì)和合成方法出發(fā)，首先討論了金屬硫化物在光催化中的作用機(jī)制，并簡(jiǎn)要概述了幾類(lèi)金屬硫化物的結(jié)構(gòu)和特性，包括二元金屬硫化物、三元金屬硫化物和多元金屬硫化物等。同時(shí)還討論了合成各種形態(tài)的金屬硫化物的一些通用方法，包括模板法、溶劑熱法、剝離法和化學(xué)氣相沉積法等。介紹了目前用于改善光腐蝕的改性修飾策略，同時(shí)也歸納總結(jié)了為提高金屬硫化物活性和選擇性的設(shè)計(jì)原則。詳細(xì)描述了幾類(lèi)光催化氧化還原反應(yīng)，并分析了在這些反應(yīng)中金屬硫化物的優(yōu)勢(shì)和局限性，按照構(gòu)建策略羅列了金屬硫化物的氧化還原反應(yīng)活性，并在每一應(yīng)用最后也提出了仍待解決的問(wèn)題和可進(jìn)一步發(fā)展的方向。此外，文中還提到在未來(lái)，可以通過(guò)以下幾個(gè)方面更好地實(shí)現(xiàn)金屬硫化物的實(shí)際應(yīng)用：考慮機(jī)器學(xué)習(xí)輔助技術(shù)深入理解結(jié)構(gòu)和活性相互作用，加速金屬硫化物催化劑的研究；對(duì)金屬硫化物的產(chǎn)物選擇性進(jìn)行研究和深入分析；開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更先進(jìn)的表征技術(shù)監(jiān)測(cè)光反應(yīng)行為并研究潛在的反應(yīng)機(jī)制。

杭師大材化學(xué)院青年教師朱喬虹為論文的第一作者和共同通訊作者，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)邱博誠(chéng)教授和華東理工大學(xué)張金龍教授為論文的合作者和共同通訊作者，杭州師范大學(xué)為第一單位。

人物簡(jiǎn)介：

朱喬虹，講師。2021年博士畢業(yè)于華東理工大學(xué)，于2021年10月加入杭州師范大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院曾曉飛教授團(tuán)隊(duì)。主要研究方向?yàn)樾滦凸獯呋{米材料的制備技術(shù)以及改性策略研究。目前，在Adv. Mater.,Angew. Chem. Int. Ed., Appl. Catal. B: Environ., Small，ACS Sustain. Chem. Eng., Mater. Chem. Front., Org. Chem. Front.等期刊上共發(fā)表SCI論文20余篇，其中第一作者、通訊作者論文10篇，總被引用次數(shù)達(dá)1200余次，H因子為15。

 參考資料：http://ch.hznu.edu.cn/c/2022-06-08/2719555.shtml