近日，郑州大学河南先进技术研究院绿色催化研究所李俊副教授研究小组在太阳能光催化制氢领域取得新进展。相关成果以“Electrostatic self-assembly of 2D/2D CoWO4/g-C3N4 p-n heterojunction for improved photocatalytic hydrogen evolution: Built-in electric field modulated charge separation and mechanism unveiling”为题发表于中国科技期刊卓越行动计划领军期刊《Nano Research》，并被选为第八期封面。论文第一作者为河南先进技术研究院研究生汪海洋，牛冉冉为共同第一作者，通讯作者为郑州大学李俊副教授和武汉工程大学郭盛副教授。
氢能作为一种高效的可再生能源，有望取代化石燃料，实现碳中和的目标。基于二维半导体材料的光催化分解水技术在解决能源危机和环境污染等方面因具有广阔的应用前景而备受关注。其中，n型半导体石墨相氮化碳（CN）应用广泛，然而，块状CN电子传输缓慢、比表面积低且光诱导载流子复合率高，限制了其实际应用。通过与具有优良可见光吸收的过渡金属钨酸盐半导体复合可以有效解决上述问题，p型半导体CoWO4（CWO）由于结构稳定等优点而被广泛研究。借助p型与n型半导体费米能级形成的较大电位差，两者耦合可以产生强大的内建电场，进而驱动光生电荷载流子的分离，提高光催化产氢性能。本研究采用静电自组装方法所制备的CoWO4/CN（CWO/CN）纳米片异质结，所构建的二维/二维（2D/2D）p-n异质结具有丰富的异质界面、较高的电荷密度和快速的光生载流子分离效率。原位开尔文探针力显微镜（in-situ KPFM）和DFT计算分别从实验和理论上证实了光诱导载流子在界面的转移遵循Ⅱ型-异质结的电荷转移路径。飞秒瞬态吸收（TA）光谱，光电流，阻抗以及线性扫描伏安（LSV）曲线均表明CWO/CN p-n异质结有利于光生电子空穴对的分离。优化后的CWO/CN复合材料分别在全光谱光（14.44 mmol g-1）和可见光（0.99 mmol g-1）辐照下表现高的光催化性能。这项工作展示了一种具有II型电荷迁移途径的高效p-n异质结光催化剂。
全文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s12274-022-4329-z
（二）
近日，郑州大学河南先进技术研究院绿色催化研究所李俊副教授研究小组在太阳能光催化水污染治理领域取得新进展。相关成果以“Surface reconstruction of BiSI nanorods for superb photocatalytic Cr(VI) reduction under near-infrared light irradiation”为题发表在国际著名学术期刊《Chemical Engineering Journal》上。论文第一作者为周口师范学院刘进副教授，通讯作者为郑周口师范学院刘进副教授和郑州大学李俊副教授。
六价铬(Cr(VI))是一种排放到水体中的有毒重金属，由于其致癌作用和移动性，在废水排放和饮用水分配前，必须严格控制Cr(VI)离子。与传统的化学还原、离子交换、Fenton反应、吸附等方法相比，光催化被认为是一种绿色、高效的Cr(VI)去除技术。NIR在自然光中占比高达50%，然而大多数报道的光催化剂在近红外光辐照下不能还原Cr(VI)。因此，开发高效的近红外光响应型光催化剂具有重要的现实意义。碘化铋(BiSI)是BiIII-VIA-VIIA化合物，具有良好的光电学、光伏、光电、压电和铁电性。作为一种代表性的半导体，BiSI具有窄带隙，这使得近红外光的利用成为可能。但是，窄带隙光催化系统中光生载流子的快速复合限制了其应用。空位工程被认为是在原子水平调控电子结构，改善光生载流子分离，提高光催化性能的一种有效方法，然而大多数报道均集中在可见光区域的利用，近红外光的利用仍然具有挑战性。鉴于此，本文作者通过表面重组策略合成了富含SVs的O掺杂BiSI(O-BiSI)纳米棒，相比于优化前的催化剂，表面重构促进了光生载流子的转移和分离，降低了加氢速率控制步骤的能垒，Cr(VI)还原效率在可见光、近红外和AM 1.5G光辐照下分别是纯BiSI的13.4倍、7.8倍和5.2倍。EPR、XPS、XANES等表征手段证实了O掺杂和SVs的存在，并且利于Cr(VI)的吸附、NIR的吸收及光生载流子的分离。DFT计算也表明O掺杂和SVs利于Cr(VI)的吸附及电子从催化剂到Cr(VI)的转移。本工作表明，O-BiSI纳米棒由于O掺杂和SVs的协同作用，可以作为一种高效的近红外光响应光催化剂去除废水中的Cr (VI)。
全文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472200657X
