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通過光合成H₂O₂方式將太陽能轉化為化學能受到人們的廣泛興趣。但是，光催化合成H₂O₂的高效過程通常面臨非常低的H₂O₂產率。這是由于光生電子-空穴對的復合導致，尤其是當體系沒有犧牲劑的情況光生電子-空穴更加嚴重。

有鑒于此，廈門大學黃小青、韓佳甲、廣東工業大學徐雍等發現修飾S空位的超薄ZnIn₂S₄納米片（S_v-ZIS）能夠高效率的通過O₂/H₂O氧化還原反應光催化合成H₂O₂。

主要內容：

（1）

機理研究發現，ZIS的S_v能夠延長光生載流子的壽命，抑制光生載流子的復合，通過自由基引發O₂還原和H₂O氧化反應生成H₂O₂。理論計算表明，S_v的能夠強烈的改變ZIS的原子配位，調節中間體的吸附，避免O₂/H₂O氧化還原過程中H₂O過度氧化為O₂，促進2e^– O₂還原和2e^– H₂O氧化，因此得到了優異的H₂O₂產率。

（2）

沒有犧牲劑的情況下，在可見光照射下，催化劑的H₂O₂產率高達1706.4 μmol g^–1 h^–1，比本來的ZIS（59.4 μmol g^-1 h^–1）高29倍，而且遠高于已報道的光催化劑。光催化劑的420 nm表觀量子效率高達9.9 %，太陽能轉化為化學能的效率達到0.81 %，比天然合成植物的效率更高（0.10%）。這項工作發展了一種簡單策略分離光催化制備H₂O₂的ZIS光生電子-空穴對，顯著發展光催化和轉換的研究。

參考文獻

Huiping Peng, Hongcen Yang, Jiajia Han*, Xiaozhi Liu, Dong Su, Tang Yang, Shangheng Liu, Chih-Wen Pao, Zhiwei Hu, Qiaobao Zhang, Yong Xu*, Hongbo Geng, and Xiaoqing Huang*, Defective ZnIn₂S₄ Nanosheets for Visible-Light and Sacrificial-Agent-Free H₂O₂ Photosynthesis via O₂/H₂O Redox, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c10390

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c10390