南开大学在以金属-有机框架为前驱体合成高效光催化剂方面取得进展

近日，南开大学重点实验室师唯教授课题组在以金属-有机框架为前驱体合成纳米异质结材料，用以提升可见光催化水分解制氢效率及催化机理探究方面取得新进展，相关研究成果发表于Adv. Sci.（Frontispiece Paper）和Angew. Chem. Int. Ed. (Very Important Paper)。

作为一种清洁和可再生能源的载体，氢气具有取代传统化石燃料的潜力。有效利用太阳能通过光催化分解水是目前最具前景的制氢技术之一。好的光解水催化剂很大程度上取决于催化剂吸收可见光和抑制光生电子空穴复合的能力。与单一催化剂相比，纳米异质结材料可以同时具有单一材料的所有特性，从而解决上述问题。理论上来讲，材料的纳米化可以调控材料的能带从而优化材料的可见光吸收能力，同时更多催化位点的暴露也有利于光催化活性的提高。近几年，大量的研究工作集中在异质结光催化剂的设计和制备上，调节催化剂的带隙并改善其催化活性。目前两种常用的方法是通过聚合或者外延生长的方式来获得异质结。

师唯教授课题组最近开发出新型便捷的方法来制备纳米异质结，即结合溶剂热和高温煅烧的方式以金属-有机框架为前驱体制备纳米异质结ZnO/ZnS和NiS/Zn_xCd_1-xS。该方法合成的异质结成分均匀，尺寸均一，更为重要的是组成和带隙皆可精细化学调控。其表现出的氢析出速率分别可达435 μmol g^-1 h^-1和16.78 mmol g^-1 h^-1 ,且稳定性高，循环性好。该系列研究成果分别于2018年1月3日和2018年6月10日发表在Adv. Sci.以及Angew. Chem. Int. Ed.上，该成果可为解决纳米异质结的制备和可见光催化活性的难题提供了一种新的解决思路。

该研究得到了国家自然科学基金项目和教育部项目的资助。

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