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中空結構材料是一類獨特的光催化劑，其具有較大的比表面積和豐富的暴露活性中心用于捕獲和氧化還原、減小電荷垂直轉移距離以防止電子空穴復合等優點。

近日，福州大學王心晨教授、唐點平教授和林森教授（共同通訊作者）等人報道了一種通用的Cu_2-xS納米立方模板輔助和反向陽離子交換介導的生長策略，并利用該策略制備了中空多元金屬硫化物。

不同于傳統的由金屬硫化物常數控制的陽離子交換方法，三丁基膦（TBP）的引入可以逆轉陽離子交換，從而獲得了一系列中空金屬硫化物。

在保持合成模板的各向異性形狀的同時，作者展示了多種中空多元金屬硫化物立方納米結構，包括二元化合物（CdS、ZnS、Ag₂S、PbS、SnS）、三元化合物（CuInS₂、Zn_xCd_1-xS）和四元化合物（Pt單原子錨定Zn_xCd_1-xS；Zn_xCd_1-xS-Pt₁）。

實驗和密度泛函理論（DFT）計算表明，通過逐步反向陽離子交換獲得的中空金屬硫化物半導體可以顯著改善光生電子-空穴對的分離和遷移。由于有效的電荷轉移，Zn_xCd_1-xS-Pt₁表現出優異的CO光催化性能，最高CO生成率為75.31 μmol h^-1。

總之，該研究展示了反向陽離子交換反應的廣泛適用性，能可控地獲得用于光催化和另一種能量催化的大量以前難以制備的中空組合物。

Versatile Synthesis of Hollow Metal Sulfides via Cation Exchange Reactions for Photocatalytic CO₂ Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202110670.

https://doi.org/10.1002/anie.202110670.

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福州大學Angew.：中空金屬硫化物高效光催化CO2還原

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