将硫化氢(H₂S)有毒废气转化为氢气(H₂)和高附加值含硫化学品一直是光催化分解H₂S领域的重要研究目标。本文借助孪晶Mn_0.5Cd_0.5S (T-MCS)固溶体的结构优势促进光催化剂体相电荷分离，并将导电性能优异的二硫化镍(NiS₂)负载于T-MCS表面，构建了NiS₂/T-MCS界面肖特基结与体相S型孪晶同质结复合光催化剂。研究表明，NiS₂不仅引入了大量活性位点，而且显著改善了表面电荷分离效率。以0.1 mol L⁻¹ (M)硫化钠(Na₂S)与0.6 M无水亚硫酸钠(Na₂SO₃)吸收H₂S后的饱和溶液作为反应液，8 wt% NiS₂/T-MCS复合材料产氢速率可达59.95 mmol h⁻¹ g⁻¹。傅里叶变换红外光谱(FTIR)与紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)证实反应液中硫化合物几乎完全转化为硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)，并通过滴定法对S₂O₃²⁻含量进行了定量测定。本文制备的肖特基结与固溶体孪晶同质结复合材料为开发高效H₂S光催化转化体系，以及同时获得H₂和Na₂S₂O₃提供了重要实验参考。

设计与构建兼具高效光生载流子分离能力和强氧化/还原能力的双功能S型异质结光催化剂，在能源转换与环境净化的光催化应用中具有重要实践价值。本研究通过静电纺丝与水热法系统设计合成了一系列新型x% CoWO₄/CdIn₂S₄复合材料(x%代表CWO与CIS的质量比；x = 10, 20, 30, 40, 50)。通过可见光下甲醛降解与产氢实验评估其光催化性能。最优的30% CWO/CIS异质结展现出865.14 μmol g⁻¹ h⁻¹的卓越产氢性能(420 nm处表观量子效率AQE = 3.6%)，并在1 h内实现69%的甲醛去除率。基于原位红外光谱技术解析了甲醛降解路径。优异的催化性能主要归因于可见光吸收增强、活性位点数量增加及S型异质结的构建。通过原位XPS、电子自旋共振测试、自由基捕获实验及密度泛函理论(DFT)计算，证实了CWO/CIS体系的S型电荷转移机制。该研究为系统性开发兼具气体污染物去除与产氢功能的双功能S型异质结提供了重要见解。

持久性有机污染物在废水中的完全矿化仍是一项艰巨挑战。本研究报道了一种通过原位氧化聚合法合成的ZIF-8衍生ZnO/聚苯胺(PANI)S型异质结的理性设计。先进表征技术证实了ZnO/PANI异质结内S型电荷转移机制。优化后的复合材料在模拟太阳光照射下，60 min内实现苯酚完全矿化，同时以0.75 mmol∙L⁻¹·h^–1的速率生成H₂O₂。机理研究表明，S型异质结保留了强氧化还原电势，驱动活性氧物种的形成，从而实现H₂O₂合成与苯酚降解。该工作为MOF衍生的无机/有机S型异质结建立了普适性设计范式，有效耦合了太阳能驱动的能源转化与环境修复。

尽管氢气具有高能量密度、环境友好性和可再生性等优势，但其高效生产受限于析氧反应(Oxygen Evolution Reaction，OER)的缓慢动力学。本研究报道了一种Pt@PtNi₃核壳合金电催化剂，通过引入Ni元素调控Pt 5d反键轨道占据，同步提升析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction，HER)与尿素氧化反应(Urea Oxidation Reaction，UOR)活性。对于HER，优化后的Pt@PtNi₃-500在酸性条件下实现10 mA cm^-2电流密度仅需21 mV的低过电位，同时在碱性条件下的UOR起始电位为1.27 V，性能均优于单金属Pt和Ni催化剂。当被应用于酸碱非对称电解(HER/UOR)时，相较于传统碱性水分解(HER/OER)，Pt@PtNi₃-500的制氢能耗降低了68.3%。机理研究表明Pt@PtNi₃中适量的Ni掺杂增加了Pt 5d–H 1s反键轨道占据，既强化了H⁺吸附又削弱了过强的H^*结合，同时还降低了^*NH₂脱氢能垒，从而协同促进了氢气生成与尿素分解。该研究为高效生物质氧化辅助制氢合金电催化剂设计提供了新思路。

利用氧气和水光催化生产过氧化氢(H₂O₂)是一种经济环保的工艺，但开发高性能光催化剂仍具挑战性。本研究通过室温下在WO₃纳米纤维表面原位生长席夫碱聚合物三(4-氨基苯基)胺(TAPA)-对苯二甲醛(PDA)(标记为TP)，成功合成了WO₃@聚合物S型光催化剂(WO₃@TP)。所制备的WO₃@TP S型异质结展现出快速的载流子分离能力和较短的光生载流子传输距离。最优的WO₃@TP复合材料(WT-10)实现了3242 μmol g⁻¹ h⁻¹的H₂O₂产率，分别是纯WO₃和TP的137.3倍和4.6倍。通过原位辐照X射线光电子能谱(ISI-XPS)、理论计算和飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)等先进表征手段的结合，验证了WO₃@TP S型异质结内的电荷转移机制。电子顺磁共振(EPR)和原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)证实了反应体系中存在双通道路径(氧气还原反应(ORR)与水氧化反应(WOR))，从而促成高效H₂O₂生产。该研究不仅深化了对S型异质结中超快电荷迁移行为的理解，还为应用于太阳能驱动H₂O₂生产的无机@有机光催化剂提供了合理设计思路。

过氧化氢(H₂O₂)作为一种绿色化学品被广泛应用于众多工业领域。光催化合成H₂O₂是一种前景广阔的绿色合成路径。然而，单一半导体材料受限于光生电荷分离不足和光催化反应效率低下等问题。构建异质结以增强界面电子转移、改善电荷分离，对提升光催化活性至关重要。本研究采用两步法构建了Ⅱ型异质结ZnIn₂S₄/SCN，形成了定向高速的e^-/h⁺传输通道。内置电场(BEF)为界面处的e^-/h⁺传输与分离提供了驱动力。得益于精心设计的界面结构，单一半导体光催化剂中光生电子-空穴对的高复合率及其较低的光催化活性问题得到了有效解决。ZnIn₂S₄/SCN异质结在纯水介质中通过氧还原反应(ORR)机制，在空气条件下实现257.0 μmol g^-1 h^-1的过氧化氢产率，实现了高效的光催化H₂O₂合成。本研究基于异质结设计，为高效光催化合成H₂O₂提供了重要参考。

光催化合成过氧化氢(H₂O₂)是一种至关重要的清洁能源转化过程，涉及对氧气的两电子还原。然而，这一过程常常受限于缓慢的水氧化反应，后者需要光生空穴的参与。为了应对此挑战，我们设计了一种双功能的S型ZnO/CdIn₂S₄异质结体系，将H₂O₂生成与增值的苄胺(BA)氧化反应进行耦合。在此双功能光催化系统中，CdIn₂S₄中的光生电子可以高效地还原O₂生成H₂O₂，而ZnO中的光生空穴则选择性地将BA氧化为N-亚苄基苄胺。得益于S型异质结的优势，相比于纯ZnO或CdIn₂S₄，优化后的ZnO/CdIn₂S₄光催化剂展示出显著更高的H₂O₂生成速率(386 μmol·L⁻¹·h⁻¹)和BA转化率(81%)。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)结果说明，ZnO/CdIn₂S₄复合材料在光的激发下，在ZnO导带(CB)和CdIn₂S₄价带(VB)之间发生超快S型电子转移。此外，ZnO的VB空穴和CdIn₂S₄的CB电子的及时消耗，有助于加速ZnO/CdIn₂S₄ S型异质结界面中的电荷转移。本文中ZnO/CdIn₂S₄ S型光催化体系的创新设计为高效的双功能异质结光催化系统的开发提供了新的思路，并引入了一种利用fs-TA光谱研究S型异质结的新方法。

构建双内建电场(IEF)驱动的S型异质结为光催化H₂O₂生产中的高效电荷分离与利用提供了一种极具前景的策略。本文报道了一种基于供体-受体共价有机框架(D-A COFs) TpAQ (由三醛基间苯三酚(Tp)和2, 6-二氨基蒽醌(AQ)合成)与ZnIn₂S₄ (ZIS)构筑的双IEF驱动的S型异质结，其中双内建电场分别源自异质结界面和D-A COFs中的D-A界面。值得注意的是，通过同时利用氧还原反应和水氧化反应路径，优化后的TpAQ/ZIS-10在纯水中的可见光驱动产H₂O₂速率达到2362 μmol g⁻¹ h⁻¹，显著高于单一组分TpAQ和ZIS。此外，实验结果与理论计算共同表明，TpAQ/ZIS异质结中双IEF的协同效应显著促进了载流子的传输与分离。本研究为构建具有双IEF的高效S型异质结提供了宝贵见解。

由于碳碳耦合动力学迟缓和多电子过程复杂，通过人工光合作用将二氧化碳转化为多碳烃仍具挑战性。本研究采用一步水热法合成了具有丰富硫空位(S_V)的超薄In_2.77S₄/CuInS₂异质结。通过原位X射线光电子能谱(XPS)、飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)和光电化学表征，证实了由内建电场驱动的S型电荷转移机制。该S型异质结不仅提高了光生载流子的分离效率，同时保持了优异的还原能力，实现了二氧化碳光还原生成C₂烃类。实验数据与密度泛函理论(DFT)计算表明，硫空位缩短了铜-铟活性位点距离，优化了局部电荷密度，并降低了关键二聚体(^*CHOCO)形成的能垒，从而加速了碳碳耦合动力学。最终，In_2.77S₄/CuInS₂-4催化剂展现出优异的C₂H₄产率(47.2 μmol g^-1 h^-1)和选择性(99.1%)，这归因于S型异质结的高效载流子调控与硫空位促进的碳碳耦合动力学的协同效应。同位素标记实验进一步证实二氧化碳是该反应的唯一碳源。总体而言，这种"硫空位-异质结"策略为二氧化碳光还原制乙烯提供了优异的电子选择性，为二氧化碳资源化利用开辟了新视角。

绿色光催化合成过氧化氢(H₂O₂)是替代高能耗蒽醌工艺的理想途径，但其在无牺牲剂体系中受限于快速载流子复合与氧化还原能力不足。本研究报道了一种原位化学浴-水热法制备的三聚氰胺泡沫(MF)负载的硫掺杂氮化碳(SCN)/硫空位修饰硫铟锌镉(CZIS)S型异质结(CZIS/SCN/MF)，用于无牺牲剂H₂O₂光合成。通过原位辐照X射线光电子能谱(XPS)、自由基捕获电子顺磁共振(EPR)、飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)及理论计算，证实了其S型电荷转移机制。具体而言，硫掺杂可调控氮化碳骨架的局域电荷分布，强化SCN/CZIS异质结界面内建电场；同时，CZIS中煅烧引入的硫空位作为光电子陷阱促进电荷分离，并保留光生空穴用于H₂O氧化，从而实现无牺牲剂H₂O₂合成。结合MF三维多孔框架的光热效应，优化S掺杂浓度和SCN用量的CZIS/SCN/MF催化剂在纯水中H₂O₂产率达3.46 mmol·g⁻¹·h⁻¹，显著优于多数无牺牲剂体系。该研究为无牺牲剂光催化体系中的界面电荷协同调控与能量转换强化提供了新策略。