S型异质结In₂O₃/ZnIn₂S₄光催化5-羟甲基糠醛选择性氧化耦合产氢

摘要

发展可持续的光催化技术，以实现生物质向高附加值化学品和清洁燃料的高效转化，是应对全球能源与环境危机有效途径。本研究通过原位生长法构建了一种新型一维/二维（1D/2D）In₂O₃/ZnIn₂S₄ S型异质结光催化剂。该设计巧妙结合棒状In₂O₃与片状ZnIn₂S₄，促进定向电荷传输并提供高密度活性位点。因此，优化后的In₂O₃/ZnIn₂S₄异质结在420 nm LED光照下对5-羟甲基糠醛（HMF）转化率达81.6%，且对2,5-二甲酰基呋喃（DFF）和2,5-呋喃二甲酸（FDCA）的选择性高达78.2%。同时，该异质结表现出257.69μmol g^-1 h^-1的产氢（H₂）速率。这些结果表明，S型异质结能有效实现空间电荷分离并提升光催化活性，为太阳能驱动的生物质增值与可持续产氢提供了可行策略。

关键词

光催化 / S型异质结 / 5-羟甲基糠醛氧化 / 析氢 / In₂O₃/ZnIn₂S₄