近日，南昌航空大学能源催化及耐高温功能材料团队与电子科技大学、辽宁科技大学、广西大学、中科院北京纳米能源研究所等单位合作，在定向合成性能优异的环境/能源双效光催化剂方面取得重要研究进展，相关研究成果以“Enhanced photocatalyticdegradationand H2/H2O2 production performance of S-pCN/WO2.72 S-scheme heterojunction with appropriate surface oxygen vacancies”为题在线发表于国际顶级能源类期刊《NanoEnergy》（IF=16.6）。南昌航空大学材料科学与工程学院李喜宝副教授为该论文第一作者，通讯作者为辽宁科技大学韩露副教授、广西大学彭彪林教授和北京纳米能源研究所王中林院士，合作作者包括团队成员黄军同教授、冯志军副教授、徐吉林副教授、陈智博士、研究生康棒棒，以及电子科技大学董帆教授、辽宁科技大学张志强教授和罗旭东教授。

　　区别于传统工业催化，光催化反应过程中催化剂同时产生具有氧化性的光生空穴和具有还原性的光生电子，二者必须同步消耗才能使氧化还原反应持续诱发。长期以来，无论是基于空穴及自由基的强氧化性质发展而来的污水处理、空气净化等高级氧化课题，还是利用光生电子还原性质发展而来的水分解制氢、选择性有机合成、CO2还原和固氮等相关课题，均是侧重考察、提升光催化反应中的某一个半反应而言。现阶段，同步实现高效光催化还原与选择性氧化反应是光催化领域的研究热点，如何合理设计光催化剂体系和异质结构，将光生电子和空穴同时有效利用则是关键。

　　该成果采用溶剂蒸发诱导自组装方法构建了一种新型的具有强内电场和适量表面氧空位的S-pCN/WO2.72S型异质结。可控的表面氧空位浓度以及深价带和高导带的能带结构协同提高了光催化氧化还原活性。光生载流子利用率和分离效率的提高有效促进了光催化降解有机物和产氢性能的双效提升。该工作拓展了溶剂蒸发诱导自组装设计制备CN基光催化剂的合成策略，并将CN材料用于高效光催化分解水产氢与选择性有机物氧化反应的偶联，证实了氧化性半导体与还原性半导体构建S型异质结可有效促进超氧阴离子自由基和羟基自由基的形成，该工作为定向合成性能优异的环境/能源双效光催化剂提供了一种行之有效的设计思路。

　　该研究工作得到了国家自然科学基金、江西省杰出青年基金（青年基金重点项目）、江西省持久性污染物控制与资源循环利用重点实验室（“重金属污染物控制与资源化”国家地方联合工程研究中心）开放基金等项目的重点支持。

　　论文信息：Xibao Li, Bangbang Kang, Fan Dong, Zhiqiang Zhang, Xudong Luo, Lu Han*, Juntong Huang, Zhijun Feng, Zhi Chen, Jilin Xu, Biaolin Peng*, Zhong Lin Wang*, Enhanced photocatalytic degradation and hydrogen evolution performance of S-pCN/WO2.72 S-scheme heterojunction with appropriate surface oxygen vacancies, Nano Energy 81 (2021)105671.

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105671

　　（图文/南昌航空大学 谢强    编辑/周雨菲）