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近日，杭州師范大學材料與化學化工學院曾曉飛教授、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)能源轉換技術越來越受到重視。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和轉換能力的半導體，通過使用地球上豐富的原料（如二氧化碳、二氧化氮）來生產燃料和化學品。因此，開發(fā)具有強光捕獲和存儲能力的半導體光催化劑來驅動人工光合作用成為全球科學家研究的焦點。

在過去的幾十年中，探索可見光響應光催化劑的需求推動了具有合適帶隙和寬光響應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，其物理化學性質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建等。金屬硫化物的可定制能帶結構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轉化的最新進展，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、解決策略和設計原則，（iii）各類光催化氧化還原反應的內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動太陽能到化學能轉化的發(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構和特性，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，同時也歸納總結了為提高金屬硫化物活性和選擇性的設計原則。詳細描述了幾類光催化氧化還原反應，并分析了在這些反應中金屬硫化物的優(yōu)勢和局限性，按照構建策略羅列了金屬硫化物的氧化還原反應活性，并在每一應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用：考慮機器學習輔助技術深入理解結構和活性相互作用，加速金屬硫化物催化劑的研究；對金屬硫化物的產物選擇性進行研究和深入分析；開發(fā)和應用更先進的表征技術監(jiān)測光反應行為并研究潛在的反應機制。

杭師大材化學院青年教師朱喬虹為論文的第一作者和共同通訊作者，南京農業(yè)大學邱博誠教授和華東理工大學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，于2021年10月加入杭州師范大學材料與化學化工學院曾曉飛教授團隊。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