平面结构的二维硼被称为硼烯(Borophene)，是一种类石墨烯材料，具有强烈的各向异性、优异的机械性能、超高导热和超导电性等特点，各种结构相赋予硼烯可选的宽带隙范围，这在调控半导体带隙的研究中展示出巨大的潜力。非晶相的Co9S8具有比表面积大，反应速率快，催化中心丰富和可调控性强等优势。光催化分解水制氢是典型的非均相催化反应，具有单一纳米结构的催化剂无法满足多种应用需求。因此，构建有效的电子传输通道和优化界面电荷分离成为了提高光催化剂性能的关键。
新近，我院续京教授通过静电自组装的方法成功地将Co9S8纳米球负载在硼烯纳米片上，硼烯超薄多层的结构为光催化析氢提供了更多的活性位点。这种复合催化剂不仅通过异质结构建了内置电场，同时还搭建了B-Co电子快速转移的通道，有效地促进了光生载流子的分离。实验结果表明，硼烯/Co9S8的光催化析氢速率达到了4.27 mmol·g-1·h-1，是硼烯的63.75倍。硼烯/Co9S8的紧密接触有效地抑制了电荷复合，提高了分离和转移效率。为构建高效析氢光催化剂和调控光生电子迁移提供了新策略。这项工作不仅扩展了硼烯在光催化领域的应用，还为调控光生电子转移提供了新的思路和方法。相关成果发表在 Journal of Materials Chemistry A, 2024, 12, 21455. DOI: 10.1039/d4ta03636k
通过静电自组装的方式将硼烯与Co9S8复合。硼烯的空轨道作为路易斯酸，接纳外部孤对电子，使得硼烯和Co9S8更加紧密结合，在接触表面形成新的B-Co电子桥。
硼烯和Co9S8的优化结构模型、能带结构和态密度。这些图像揭示了硼烯和Co9S8的电子结构特性以及电子传输能力。
硼烯是超薄多层片状结构，Co9S8是球型结构。通过SEM mapping和TEM进一步确认了Co9S8在硼烯表面均匀分散。
续京，教授，硕士生导师，“十三五”宁夏高等学校教学名师，全国大学生化工设计赛西北赛区专家委员会副主任，民进北方民族大学支部主委。主要从事能源与环境催化方向的研究。主持并完成各类科研项目10余项。获国家民委教学成果奖三等奖1项（第一），指导学生参加学科竞赛获国家级奖励20余项。公开发表研究论文90余篇，近五年以第一作者或通讯作者在Journal of Materials Chemistry A等期刊发表SCI 收录论文70余篇，授权国家发明专利 2 件。入选2023年度“全球前2% 顶尖科学家年度科学影响力榜单”终身科学影响力排行榜和年度科学影响力排行榜榜单。获宁夏自然科学优秀学术论文一、二、三等奖共4项。担任多个国际学术期刊审稿人，全国普通高等学校本科教育教学评估专家，宁夏“蒲公英”科教育苗计划高校导师。
资料来源：化学与化学工程学院
文/图：于雅妮
编辑：于雅妮
审核：柳懿
终审：马伟
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北方民族大学化工学院
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