利用太阳能有效地将CO₂转化为可储存的燃料或简单的化学物质是一项有前景的技术。一个完整的CO₂光还原包括两个主要的半反应，即CO₂还原和水氧化反应(OER)，其中OER反应动力学缓慢，尤其是在金属硫化物光催化剂上。

在此，江苏大学霍鹏伟、Yan Yan和密歇根大学Peng Zhou等在SnS₂原子薄层上引入了S空位(V_s-SnS₂)，该催化剂可以通过促进O₂的形成直接增强光催化CO₂还原中的水氧化。

实验结果显示，在光照下，优化的V_s-SnS₂(23.07%)催化剂上的CO₂光还原效率(CO释放速率为25.71 μmol g^-1 h^-1)是原始SnS₂催化剂(CO释放速率为3.14 μmol g^-1 h^-1)的8倍。

此外，通过原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)观察到，随S-空位浓度的变化有两种类型水分解(1660 cm^-1/1620 cm^-1)，证明由S空位诱导的水分解构型(1660 cm^-1)的关键作用。

密度泛函理论(DFT)计算表明，S-空位通过降低中间反应物转变的能垒来促进OER。动力学分析证实，水分解反应在整个CO₂光还原过程中起到决定速率的作用，并且确实在S空位位点上得到加速(k1660=-0.033/ k1620=-0.021)。这种对半导体光催化剂上缺陷位点、二氧化碳和水之间关系的见解，有助于对缺陷化学进行更深入地了解。

Boosting Water Decomposition by Sulfur Vacancy for Efficient CO₂ Photoreduction. Energy & Environmental Science, 2022. DOI: 10.1039/D1EE03764A