TiO2/FePS3 S-型异质结助力光催化HER

太阳能转化为氢气（Solar-to-hydrogen, STH）被认为是一种将可再生太阳能转化为无碳氢气的诱人途径。受贵金属助剂效率低、成本高的限制，实现现实的STH转化需要高性能、高性价比的光催化剂。on>

基于此，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授和冉景润博士（共同通讯作者）等人报道了一种由TiO₂纳米颗粒（NPs）锚固的2D FePS₃（2D FPS NSs）纳米片，形成TiO₂/FePS₃的S-型异质结，具有较强的内电场，并对其进行了光催化析氢反应（HER）测试。

所制备的TiO₂/FePS₃的H₂析出速率为99.5 µmol h^-1 g^-1，比单独的TiO₂的H₂析出速率高约1686%。通过瞬态光致发光/表面光电压谱、原位AFM-KPFM、原位X射线光电子能谱（XPS）和基于同步加速器的X射线吸收近边缘结构（XANES）等一系列表征研究了这一速率急剧增加的原因。值得注意的是，在光激发下，原位AFM-KPFM对制备的TiO₂/FePS₃的光生电荷迁移路径和表面电位变化进行了可视化。

此外，原位XPS和理论计算揭示了TiO₂和FPS之间密切的电子相互作用。结果表明，TiO₂ NPs与新型2D FPS NSs耦合可形成基于n-p半导体体系的S-型异质结，不仅极大促进了电子-空穴分离/输运，而且还分别将具有较高氧化还原能力的电子和空穴保留在FPS导带和TiO₂价带上。因此，TiO₂/FePS₃ S-型异质结的光催化析氢速率显著提高。该工作有助于设计和制备新型的基于2D材料的光催化S-型异质结。