过渡金属硫属化合物的重要性及其在半导体材料活性中的作用——这些材料在实现高效光催化制氢方面具有显著潜力

《Bulletin of the Korean Chemical Society》：Significance of transition metal dichalcogenides and their role in the activity of semiconductor materials for spectacular photocatalytic hydrogen production

过渡金属二硫化物（TMDs）因其可调带隙、高载流子迁移率和可调控载流子浓度，在光催化领域具有重要应用价值。本文研究MoS?三种改性策略对光催化产氢性能的影响：①在CdS基底上沉积MoS?薄层以增加活性位点密度；②通过Cu掺杂同时激活基底面与边缘活性位点；③与RGO复合以促进电荷传输并保留边缘催化位点。实验表明Cu掺杂提升本征活性，RGO复合抑制电子-空穴复合，二者协同改性使产氢效率显著提高，为设计高效TMD异质结构提供了理论依据。

　　

摘要

过渡金属硫属化合物（TMDs）是一类重要的二维材料，因为它们具有可调的带隙、高的载流子迁移率以及可调节的载流子浓度。由于这些优势，TMDs可以应用于多种领域。在本研究中，我们探讨了TMDs及其改性对半导体材料光催化活性的影响。为了提高MoS₂的光催化活性，我们探索了几种改性策略，包括：(i) 在CdS表面沉积多层MoS₂以增加表面活性位点的密度（FMC）；(ii) 通过Cu掺杂激活基面位点以及边缘位点（Cu-FMC）；(iii) 与导电的还原氧化石墨烯（RGO）结合，以促进电荷传输同时保留催化边缘位点（RGO-FMC）。在太阳光照射下，以乳酸作为空穴清除剂进行的光催化研究表明，Cu掺杂增强了MoS₂的固有活性，而还原氧化石墨烯则抑制了电子-空穴复合；这两种结构改性的结合显著提升了氢气的生成性能，为基于过渡金属硫化物的异质结构在太阳能燃料生产中的合理设计提供了宝贵的见解。