💡这项突破是什么?
近年来，太阳能驱动的半导体O₂还原制H₂O₂技术，因反应条件温和、操作简便可控且能耗低，被视为极具开发价值的可持续制取H₂O₂途径之一。然而，大部分半导体光催化材料存在氧分子吸附能力弱、两电子氧还原产H₂O₂选择性差的问题，导致光催化制H₂O₂效率低。因此，开发高效的光催化材料是目前研究的热点与难点。
近期，深圳技术大学新材料与新能源学院苏耀荣教授研究团队建立了活性位点电子结构-界面催化反应动力学-光催化产H₂O₂效率之间的有效调控机制，为功能纳米材料的可控制备及其能源转换领域的应用提供了重要技术和理论支撑。
该研究以Achieving Free‐Electron Transfer Reversal and dz²‐Orbital Occupancy Modulation on Core‐shell NiS@Au Cocatalysts for Highly Selective H₂O₂ Photosynthesis 为题，发表在国际顶级学术期刊Angewandte Chemie International Edition（Impact Factor: 16.1，TOP期刊，Nature Index期刊）上。
新材料与新能源学院钟威副研究员、孟爱云副教授为论文共同第一作者，苏耀荣教授为第一通讯作者，中国地质大学（武汉）余火根教授、余家国教授为共同通讯作者。
研究团队采用定向吸附-原位光电子还原策略构建了核壳型NiS@Au异质相助催化剂，利用NiS与Au之间的功函数差异诱导界面自由电子从Au反向转移至NiS，从而降低Au原子的dz²轨道占据态。通过实验表征结合理论计算表明NiS耦合Au纳米颗粒可诱导界面自由电子从Au壳反向转移至NiS核，使得表面Au原子的dz²轨道占据态降低，从而增强O₂分子吸附和稳定*OOH中间体，最终赋予NiS@Au异质相助剂高选择性两电子氧还原产H₂O₂反应。所得核壳NiS@Au异质相助剂负载在典型g-C₃N₄半导体材料表面实现了高效、高选择性的光催化氧还原产H₂O₂效率。
NiS诱导界面自由电子反转降低Au原子的dz²轨道占据态以实现高选择性光催化产H₂O₂原理图
本工作得到了国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金、广东省教育厅、深圳市科创委、深圳市超金刚石与功能晶体应用技术重点实验室的支持。
Angewandte Chemie International Edition（德国应用化学）创刊于1888年，是德国化学学会（GDCh）的官方旗舰期刊并由Wiley-VCH出版。作为化学领域的国际权威期刊，仅报道高度原创性、突破性、新颖性的重要研究成果，在全世界化学研究领域具有广泛影响力。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202425038
供稿 | 新材料与新能源学院 苏耀荣 科研与校企合作部
排版 | 李佳锡
