近期,Chin Chem Lett在线发表了海南大学田新龙教授课题团队综述文章,题目为:Recent advances of CuSbS2 and CuPbSbS3 as photocatalyst in the application of photocatalytic hydrogen evolution and degradation, DOI:10.1016/j.cclet.2024.110533。该综述系统总结了当前新兴的两种过渡金属硫化物光催化剂—CuSbS2及其衍生物CuPbSbS3的光催化应用研究进展,主要包括光催化分解水制氢与光催化降解,并提出了未来的研究路径与发展方向。
高效光催化技术的实现对于有效解决当前的能源危机与环境污染问题具有重要意义。作为近年来新兴的两种Cu基多元过渡金属硫化物半导体光催化剂,CuSbS2及其衍生物车轮矿—CuPbSbS3展现出元素组成丰富、可见光吸收带隙、高吸光系数等半导体特性,特别是CuPbSbS3所具备的三维电子维度与缺陷容忍特性,在实现高效可见光催化技术方面具有巨大的潜能。尽管当前CuSbS2与CuPbSbS3已在光催化领域中实现了开发与应用,如光催化分解水制氢与光催化降解,但其相应的研究与机理分析仍处于相对早期阶段,对其进行阶段性的总结有利于CuSbS2与CuPbSbS3光催化剂的进一步发展。
本文首先详细介绍了过渡金属硫化物(TMS)光催化剂相比于传统氧化物光催化剂的优势所在,并细致总结了TMS光催化剂的发展历程,突出了CuSbS2与CuPbSbS3光催化剂的应用优势所在,特别是指出了CuSbS2的阶段性产物特性以及CuPbSbS3的三维电子维度、缺陷容忍的独特半导体性质;其次,精确讲解了光催化制氢(PHE)与光催化降解(PD)的宏观过程与微观载流子传输机理,阐明了CuSbS2与CuPbSbS3光催化剂应用于PHE与PD的优势所在;随后,对CuSbS2与CuPbSbS3光催化剂在PHE与PD中的应用进展进行了系统性的总结,并归纳了其对应的光催化性能的有效提升机制;最后,对CuSbS2与CuPbSbS3光催化剂当前所存在的问题以及下一步的发展方向,提出了形貌结构设计、空位调控、先进异质结体系构建、高端合成方法、原位表征与机器学习等方面的见解与展望。
【作者简介】
刘雨昊,海南大学物理与光电工程学院副教授、博士生导师、中国化工学会储能工程专业委员会成员、海南省D类高层次人才。2017年6月于华中科技大学物理学院获得工学博士学位;2017年6月至2020年6月在华中科技大学武汉光电国家研究中心从事博士后研究工作;2020年7月加入海南大学物理与光电工程学院,同时加入海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室“海洋清洁能源创新团队”,担任团队光催化方向学科负责人。主要研究方向为过渡金属硫化物光催化剂的可控合成及高效光催化分解水制氢应用研究,相关研究成果于近5年发表于Adv. Mater., Coord. Chem. Rev., Nano Energy, Small, Rare Met.等期刊,担任学术期刊Molecules客座编辑。当前主持国家自然科学基金2项,海南省自然科学基金高层次人才项目1项,南海新星产业创新创业人才平台项目1项,授权国家发明专利4项。
田新龙,海南大学研究生院副院长(主持工作)、海洋科学与工程学院副院长,国家青年拔尖人才;海南大学“海洋清洁能源创新团队”负责人,团队荣获2022年海南省自然科学奖一等奖、2023年海南青年五四奖章集体;担任海南省电化学储能与能量转换重点实验室副主任、智慧海洋能源与深海资源开发工程研究中心副主任;长期从事电化学能量转换与存储领域的应用基础研究,包括氢燃料电池、海水制氢和海水电池等。以第一/通讯作者在Science等学术期刊上发表SCI论文120余篇;主持国家级项目5项,授权国家发明专利12项、美国发明专利1项;担任J. Energy Chem., eScience, Carbon Energy等期刊青年编委;获得《麻省理工科技评论》亚太区“35岁以下科技创新35人”、侯德榜化工科学技术青年奖、海南青年科技奖等荣誉。