氮碳桥联三元异质结

产氢速率25.3倍

通过跨界面超快电子提取动力学抑制深层缺陷，使硫化镉光催化剂兼具超高活性和稳定性。

Zhang, Siyi · Liang, Yao · 蒋涛 · Du, Shiwen · 黄金斗 · Zhenfei, Fu · Shilong, Suo · Ziyue, Zhang · Ni, Hu · 张振华 · 金兵 · 方鹏飞

Applied Catalysis B: Environmental 2026

具体参数

超快界面电子转移时间常数τ1

0.3 ps

产氢速率

17306.5 μmol·g−1·h−1

产氢速率提升倍数

25.3 fold

技术优势

电子转移快过缺陷捕获

通过氮掺杂碳界面形成双肖特基结，光生电子在0.3皮秒内被提取，远快于浅层硫空位捕获（13.4皮秒）和深层缺陷捕获（198.4皮秒），从而动力学上抑制缺陷复合。

深层复合被削弱

超快电子转移将深层缺陷非辐射复合振幅从-1.14降至-0.309，同时揭示出一个之前被掩盖的深层束缚电子复合路径，表明缺陷影响显著减弱。

产氢速率大幅提升

优化后的21%CISNCM异质结产氢速率达17306.5 μmol·g−1·h−1，是原始CdIn2S4的25.3倍，且具有良好的稳定性。

应用场景

• 光催化产氢：高效分解水制氢，避免缺陷复合造成的能量损失。
• 析氢反应：加速析氢动力学，提高单位质量催化剂的产氢速率。
• 光生电荷分离：超快电子提取抑制缺陷捕获，延长有效电荷分离寿命。
• 光电极材料：可作为光电极，利用界面肖特基结促进电荷收集。