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太陽能轉化為氫氣（Solar-to-hydrogen, STH）被認為是一種將可再生太陽能轉化為無碳氫氣的誘人途徑。受貴金屬助劑效率低、成本高的限制，實現現實的STH轉化需要高性能、高性價比的光催化劑。

基于此，澳大利亞阿德萊德大學喬世璋教授和冉景潤博士（共同通訊作者）等人報道了一種由TiO₂納米顆粒（NPs）錨固的2D FePS₃（2D FPS NSs）納米片，形成TiO₂/FePS₃的S-型異質結，具有較強的內電場，并對其進行了光催化析氫反應（HER）測試。

所制備的TiO₂/FePS₃的H₂析出速率為99.5 μmol h^-1 g^-1，比單獨的TiO₂的H₂析出速率高約1686%。通過瞬態光致發光/表面光電壓譜、原位AFM-KPFM、原位X射線光電子能譜（XPS）和基于同步加速器的X射線吸收近邊緣結構（XANES）等一系列表征研究了這一速率急劇增加的原因。

值得注意的是，在光激發下，原位AFM-KPFM對制備的TiO₂/FePS₃的光生電荷遷移路徑和表面電位變化進行了可視化。

此外，原位XPS和理論計算揭示了TiO₂和FPS之間密切的電子相互作用。結果表明，TiO₂ NPs與新型2D FPS NSs耦合可形成基于n-p半導體體系的S-型異質結，不僅極大促進了電子-空穴分離/輸運，而且還分別將具有較高氧化還原能力的電子和空穴保留在FPS導帶和TiO₂價帶上。

因此，TiO₂/FePS₃ S-型異質結的光催化析氫速率顯著提高。該工作有助于設計和制備新型的基于2D材料的光催化S-型異質結。

TiO₂/FePS₃ S-Scheme Heterojunction for Greatly Raised Photocatalytic Hydrogen Evolution. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202201449.

https://doi.org/10.1002/aenm.202201449.

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?喬世璋&冉景潤AEM：TiO2/FePS3 S-型異質結助力光催化HER

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