增强型双功能S型CoWO4/CdIn2S4异质结用于H2生成和甲醛降解

陈成鑫; 石洪飞; 蔡晓燕; 毛梁; 陈哲

物理化学学报 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (12) : 90 -104.

增强型双功能S型CoWO₄/CdIn₂S₄异质结用于H₂生成和甲醛降解

陈成鑫, 石洪飞, 蔡晓燕, 毛梁, 陈哲

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摘要

设计与构建兼具高效光生载流子分离能力和强氧化/还原能力的双功能S型异质结光催化剂，在能源转换与环境净化的光催化应用中具有重要实践价值。本研究通过静电纺丝与水热法系统设计合成了一系列新型x%CoWO₄/CdIn₂S₄复合材料（x%代表CWO与CIS的质量比；x=10, 20, 30, 40, 50）。通过可见光下甲醛降解与产氢实验评估其光催化性能。最优的30%CWO/CIS异质结展现出865.14μmol g^-1 h^-1的卓越产氢性能（420 nm处表观量子效率AQE=3.6%），并在1h内实现69%的甲醛去除率。基于原位红外光谱技术解析了甲醛降解路径。优异的催化性能主要归因于可见光吸收增强、活性位点数量增加及S型异质结的构建。通过原位XPS、电子自旋共振测试、自由基捕获实验及密度泛函理论（DFT）计算，证实了CWO/CIS体系的S型电荷转移机制。该研究为系统性开发兼具气体污染物去除与产氢功能的双功能S型异质结提供了重要见解。