S-结构ZnIn2S4/CoPPc体系的界面工程：用于光诱导H2生成并结合苯甲醇的增值利用

《Green Chemistry》：Interfacial engineering of S-scheme ZnIn2S4/CoPPc for photoinduced H2 production coupled with benzyl alcohol valorization

本研究通过界面工程策略构建ZnIn2S4/CoPPc异质结催化剂，实现光解水高效产氢与苯甲醇选择性氧化为苯甲醛的协同催化。其内建强极化电场促进载流子分离，单原子活性位点降低反应能垒，实验产氢率达15.22 mmol·h?1·g?1，BA转化率92%，BAD选择性94%，优于传统催化剂。

　　

为了解决光催化水分解制氢系统中普遍存在的问题，如孔洞消耗动力学的迟滞效应以及氧化副反应路径难以控制等问题，我们创新性地构建了一种ZnIn₂S₄光催化剂。该催化剂采用了Zn空位缺陷/聚对苯二甲氰钴（VDZIS/CoPPc）堆叠的S型p-n异质结构，并通过界面工程策略在界面处构建了增强极化的电场。值得注意的是，这种强健的界面电场与异质结构协同作用，实现了光生载流子的定向空间分离和快速传输，同时保留了CoPPc优异的还原能力以及ZnIn₂S₄温和的氧化选择性。此外，CoPPc还发挥了光热效应，并提供了Co–N₄单原子活性位点，这些因素共同显著降低了氧化还原反应的活化能障碍。因此，VDZIS/CoPPc不仅能够高效地产生氢气，还能选择性地将苯甲醇（BA）氧化为苯甲醛（BAD）。实验结果表明，VDZIS/CoPPc的光氢产率达到了15.22 mmol h^?1 g^?1，苯甲醇的转化率为92%，苯甲醛的选择性为94%，这些性能均优于原始的ZnIn₂S₄以及之前报道的活性光催化剂。这项研究为开发同时生产氢燃料并实现有机合成的集成光催化系统提供了一种新策略。