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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、朱喬虹博士團隊以“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)驗來促進金屬硫化物在人工光合作用中的進一步發(fā)展。

數(shù)十年來，社會和工業(yè)對化石燃料的消費不斷增長，溫室效應(yīng)和環(huán)境污染已發(fā)展為人類社會面臨的重大難題，因此作為替代方案的可持續(xù)能源轉(zhuǎn)換技術(shù)越來越受到重視。太陽能是一種地球上空前豐富且無限的能源，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，通過使用地球上豐富的原料（如二氧化碳、二氧化氮）來生產(chǎn)燃料和化學(xué)品。因此，開發(fā)具有強光捕獲和存儲能力的半導(dǎo)體光催化劑來驅(qū)動人工光合作用成為全球科學(xué)家研究的焦點。

在過去的幾十年中，探索可見光響應(yīng)光催化劑的需求推動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)通過各種工程策略不斷改變，包括元素摻雜、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光轉(zhuǎn)換效率。該論文重點描述了如何利用近期研究中的一些重要經(jīng)驗來促進金屬硫化物在人工光合作用中的進一步發(fā)展，包括水分解、二氧化碳還原、固氮和污染物去除。論文分三個方面詳細討論了金屬硫化物用于太陽能化學(xué)轉(zhuǎn)化的最新進展，分別為：（i）金屬硫化物的功能機制和合成方法，（ii）金屬硫化物的光腐蝕機理、解決策略和設(shè)計原則，（iii）各類光催化氧化還原反應(yīng)的內(nèi)在功能機制和仍待解決的問題。最后還針對金屬硫化物作為光催化劑的相關(guān)挑戰(zhàn)、前景和未來發(fā)展趨勢提出了展望。

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

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制，并簡要概述了幾類金屬硫化物的結(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)計原則。詳細描述了幾類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題和可進一步發(fā)展的方向。此外，文中還提到在未來，可以通過以下幾個方面更好地實現(xiàn)金屬硫化物的實際應(yīng)用：考慮機器學(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；對金屬硫化物的產(chǎn)物選擇性進行研究和深入分析；開發(fā)和應(yīng)用更先進的表征技術(shù)監(jiān)測光反應(yīng)行為并研究潛在的反應(yīng)機制。

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)院曾曉飛教授團隊。主要研究方向為新型光催化納米材料的制備技術(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1200余次，H因子為15。

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