J. Energy. Chem. :双缺陷增强内建电场等离子体 S 型光催化高效产氢

光催化水分解是实现可持续制氢的一种关键策略，但载体分离动力学方面长期存在的问题阻碍了其实际应用。ZnIn2S4（ZIS）虽然具有理想的带隙（2.06 - 2.85 eV）和适合质子还原的导带位置，但存在光生载流子快速复合的问题。S 型异质结——结合氧化型（OP）和还原型光催化剂（RP）——作为一种有前景的解决方案应运而生，它通过界面电荷平衡来保持氧化还原电位，产生一个从 RP 到 OP 的内部电场（IEF），从而驱动选择性载流子复合。然而，传统的 S 型系统在本质上仍然受到缺乏用于定向电荷提取的足够 IEF 强度的限制。

在本研究中，我们通过在ZnIn2S4-x /MoO3-x（ZIS/MO）异质结中精确协调氧空位（Oᵥ）和硫空位（Sᵥ），突破了这些限制，开创了内建电场（IEF）和局域表面等离子体共振（LSPR）协同作用新范式。通过费米能级介导的 IEF 建立了太阳能转换的范式，具有界面电场和光热调节的高效光催化剂的设计拥有巨大潜力。

本研究开创了一种双重空位工程策略，构建了一个等离子体型的 ZnIn2S4-x/MoO3-x（ZIS/MO）S 型异质结，其中氧空位和硫空位通过双路径协同重新配置电荷转移动力学。独特的是，硫空位通过扩大费米能级间隙来增强内置电场（IEF）强度，而氧和硫的双重空位通过载流子浓度增强来诱导局域表面等离子体共振（LSPR）。可见光下展现出显著的光催化制氢速率，为 3.60 mmol/g·h-1，在全光谱照射下则为 22.74 mmol/g·h-1。本研究开创了一种新范式：在等离子体异质结构中实现有针对性的双空位配位，能够实现前所未有的激子-等离子体共振协同调节，为高效太阳能转换开辟了途径。

在本研究中，通过双重空位调控策略实现了具有强大内电场效应和光热效应的等离子体 ZIS/MO 二元异质结。丰富的硫空位能够提高 ZIS 的能级，从而放大与 MoO3-x相结合时的能量级差和内电场强度，这显著促进了电荷分离。此外，MoO3-x中丰富的 Ov 和 ZIS 中丰富的 Sv 扩大了光吸收范围，并改善了反应温度，从而有利于反应动力学，从而协同提高了光催化析氢活性。这项工作展示了优化空位浓度以增强内部电场强度和光热效应的重要性，为制备高效的 S 型异质结光催化剂提供了一种新方法。

文献信息：

Xiu-Qing Qiao, Hui Guo, Pengcheng Du, Bojing Sun, Dongfang Hou, Meidi Wang, Xueqian Wu, Shengchao Huang, Chenghua Sun, Tao Wu, Dong-Sheng Li, Journal of Energy Chemistry (2025).

https://doi.org/10.1016/j.jechem.2025.09.023

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