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具有双内建电场的层状ZnIn2S4/WO3/WS2异质结及其制备方法和在光催化产氢中的应用
发布时间: 2026-11-06
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
节能环保产业
成果介绍
一种具有双内建电场的层状ZnIn2S4/WO3/WS2异质结及其制备方法和在光催化产氢中的应用，属于光催化半导体材料领域。该异质结包括层状WO3/WS2载体，以及负载在层状WO3/WS2载体表面的ZnIn2S4，所述层状WO3/WS2载体包括层状WS2基底以及原位形成在层状WS2基底表面的WO3。本发明先通过将费米能级略低于ZnIn2S4的WS2与WO3复合，再将ZnIn2S4生长在WO3/WS2表面，通过阶梯互补能带结构，逐级减小能级差距，保持ZnIn2S4本征还原电位，提升异质结材料光催化还原H2热力学电势；并基于WO3、WS2、ZnIn2S4依次复合构筑串联内建电场，实现光电子的长程单向转移，避免因载流子快速复合，使光生电子能用于光催化产氢过程；本发明制备的异质结具有良好的结构稳定性与循环使用性能。
成果亮点
1.本发明采用WO3, WS2, ZnIn2S4依次复合构筑串联内建电场，实现光电子的长程单向转移，避免因载流子快速复合，使光生电子能用于光催化产氢过程。
2.本发明通过阶梯互补能带结构，逐级减小能级差距，保持ZnIn2S4本征还原电位，提升异质结材料光催化还原H2热力学电势。
3.本发明通过ZnIn2S4、WO3、WS2带隙宽度差异化实现紫外、中短可见光、长可见光/近红外多波段光谱全覆盖，拓宽了材料的光吸收光谱范围。
4．本发明构建的三元体系通过能带排布将腐蚀性空穴快速迁出硫铟锌表面，借助包覆结构稳定晶体骨架，并利用两种助剂材料消耗氧化性空穴。多重作用共同阻断了硫化物光腐蚀，显著提升材料的结构稳定性与循环使用性能。
团队介绍
本团队来自齐齐哈尔大学化学与化学工程学院，由刘宁、吴春福、景丽萍、李响、许广、吕仁江、陈世界组成，长期聚焦新型半导体异质结光催化材料的结构设计、可控制备与能源催化应用研究，围绕双内建电场调控载流子分离传输机制开展系统攻关，本次针对层状 ZnIn₂S₄/WO₃/WS₂三元异质结开展研发，通过构筑多级耦合界面强化光生电荷分离效率，开发简便高效的制备工艺并将其应用于光催化分解水产氢，为氢能绿色制备提供新材料方案。团队成员在功能纳米材料合成、催化性能表征、机理分析等方面形成互补，持续面向清洁能源转化方向开展基础研究与技术探索，致力于开发高活性、高稳定性光催化体系，助力新能源与环境催化领域技术创新，相关成果可为三元层状异质结光催化剂的设计优化提供理论支撑与实验参考
成果资料
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