综述：金属硫化物的光腐蚀：机理、表征、抗光腐蚀策略及太阳能催化应用

（编辑推荐）本综述系统阐述了金属硫化物（MSs）在光催化应用中面临的光腐蚀（photocorrosion）问题，深入剖析其氧化机制（如光生空穴与硫离子反应），全面梳理表征技术（SEM/XPS等）及抗腐蚀策略（异质结/缺陷工程等），为设计高效稳定MSs光催化剂（如CdS/ZnIn2S4）提供理论指导与实用方案。

　　

光腐蚀机制

金属硫化物（MSs）因窄带隙（Eg）和优异可见光吸收特性成为理想光催化剂，但其硫组分易被光生空穴或溶解氧氧化为单质硫或硫酸盐，导致结构崩塌。以CdS为例，其表面S^2-在光照下发生2h⁺ + S^2- → S的不可逆反应，同时释放有毒Cd²⁺，严重制约实际应用。

表征技术

通过原位/非原位手段可动态监测光腐蚀过程：扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）直接观察形貌蚀变；X射线光电子能谱（XPS）分析表面元素价态变化；电子顺磁共振（ESR）捕获活性氧物种；电感耦合等离子体（ICP）定量溶出金属离子。相较传统循环实验，这些技术能揭示腐蚀的动态本质。

抗腐蚀策略

1. 异质结工程：构建ZnS/CdS等II型异质结，促进光生空穴-电子空间分离；
2. 缺陷调控：引入硫空位（V_S）调节电荷分布，降低空穴氧化活性；
3. 保护层沉积：原子层沉积（ALD）技术包覆Al₂O₃薄膜隔绝腐蚀介质；
4. 极化工程：利用压电材料内建电场（如ZnO纳米线）驱动载流子定向迁移；
5. 形态优化：设计空心球结构增加光散射，减少表面活性位点暴露。

典型材料进展

CdS基材料通过MoS₂助催化剂负载可将H₂产率提升3倍且稳定性延长至120小时；ZnIn₂S₄纳米片通过磷掺杂实现CO₂还原选择性达90%。

挑战与展望

当前研究需开发更精准的原位表征技术（如环境TEM），并探索机器学习辅助材料设计。未来应关注低成本规模化制备工艺，推动MSs光催化剂在环境修复与清洁能源领域的实际应用。