福州大学Angew.：中空金属硫化物高效光催化CO2还原

中空结构材料是一类独特的光催化剂，其具有较大的比表面积和丰富的暴露活性中心用于捕获和氧化还原、减小电荷垂直转移距离以防止电子空穴复合等优点。

近日，福州大学王心晨教授、唐点平教授和林森教授（共同通讯作者）等人报道了一种通用的Cu_2-xS纳米立方模板辅助和反向阳离子交换介导的生长策略，并利用该策略制备了中空多元金属硫化物。

不同于传统的由金属硫化物常数控制的阳离子交换方法，三丁基膦（TBP）的引入可以逆转阳离子交换，从而获得了一系列中空金属硫化物。

在保持合成模板的各向异性形状的同时，作者展示了多种中空多元金属硫化物立方纳米结构，包括二元化合物（CdS、ZnS、Ag₂S、PbS、SnS）、三元化合物（CuInS₂、Zn_xCd_1-xS）和四元化合物（Pt单原子锚定Zn_xCd_1-xS；Zn_xCd_1-xS-Pt₁）。

实验和密度泛函理论（DFT）计算表明，通过逐步反向阳离子交换获得的中空金属硫化物半导体可以显著改善光生电子-空穴对的分离和迁移。由于有效的电荷转移，Zn_xCd_1-xS-Pt₁表现出优异的CO光催化性能，最高CO生成率为75.31 μmol h^-1。

总之，该研究展示了反向阳离子交换反应的广泛适用性，能可控地获得用于光催化和另一种能量催化的大量以前难以制备的中空组合物。

Versatile Synthesis of Hollow Metal Sulfides via Cation Exchange Reactions for Photocatalytic CO₂ Reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, DOI: 10.1002/anie.202110670.

https://doi.org/10.1002/anie.202110670.

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