催化太陽能-氫氣轉(zhuǎn)換過程被認為是解決**能源和環(huán)境危機最有前景的方式之一，它的能量來源是可再生的太陽能，而產(chǎn)物是綠色清潔的化學(xué)燃料。對于光催化產(chǎn)氫的研究，前人已經(jīng)做了大量的工作，其目的在于獲得具有高光子捕獲率、強的光生電荷遷移能力、快的光生電子到H⁺的傳遞速率的光催化劑。其中TiO₂是被研究多的光催化劑，它具有廉價、低毒和高光穩(wěn)定性的特點。但是TiO₂的光吸收效率的不足和光生載流子易復(fù)合的缺點也降低了其光催化活性。

解決這一問題的最有前景的途徑之一是將窄帶寬的半導(dǎo)體和TiO₂組合成合適的能帶排列，以此來敏化TiO₂，以達到拓寬光吸收范圍和增強光生電荷的遷移能力的目的。In₂S₃是一種具有低毒性，比TiO₂具有更負導(dǎo)帶的化合物。在光催化制氫領(lǐng)域，In₂S₃可被用作為**敏化TiO₂的半導(dǎo)體材料。

基于此，中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所結(jié)構(gòu)化學(xué)重點實驗室的黃小滎研究員和李建榮副研究員報道了利用離子液體微波合成的納米In₂S₃/介孔TiO₂復(fù)合材料，用于**光催化制氫。離子液體具有很強的極性以及較大體積的陽離子，這非常有利于微波熱導(dǎo)和微納米顆粒的合成（有利于提高成核速率）。

文章報道的離子液體微波合成法制備納米In₂S₃的方法，采用了1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽離子液體[Bmim][Cl]，**制備In-S-IL的前驅(qū)體溶液，如圖1所示。從圖中TEM可以看出所合成的納米顆粒。而后采用研磨法制備In₂S₃和TiO₂復(fù)合材料，本文用S_X表示不同In₂S₃含量的復(fù)合催化劑。

BET表征說明該復(fù)合材料的孔徑分布在4-7 nm，屬于介孔范疇。和S₀（純TiO₂）相比，復(fù)合材料的的光吸收范圍得到明顯的擴展，表明該復(fù)合材料確實獲得了光吸收效率增強。

光催化制氫的研究結(jié)果表明（圖5），S_0.5具有產(chǎn)氫效果，遠高于純TiO₂和商用催化劑P25。隨后，作者對其光催化機理做了探究，受篇幅所限在此不再詳細討論，感興趣的讀者可以點擊閱讀原文前往了解（圖6-7）。

總之，該工作利用離子液體構(gòu)建了一種特殊半導(dǎo)體基納米復(fù)合材料，實現(xiàn)了**的光催化產(chǎn)氫效果，為太陽能轉(zhuǎn)化綠色清潔能源提供了新思路。

原文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/NR/D0NR02958K

原文作者：

Qianqian Hu, Guowei Chen, Yanqi Wang, Jiance Jin, Minting Hao, Jianrong Li, Xiaoying Huang and Jiang Jiang

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