厦大马来西亚分校 王伟俊SSTR：ZnIn₂S₄纳米复合材料在光催化还原实现能源转换领域的展望

世界人口的快速增长和工业化进程的发展加快了能源消耗的速度，同时也给环境带来重大威胁。为了实现人类社会的可持续发展，发展低成本且环境友好的新型技术成为当务之急。光催化技术作为目前最具吸引力的技术之一，由于可以直接捕获、转化和储存可再生太阳能以解决能源危机，而引起了科学家极大的兴趣。硫化锌铟（ZnIn₂S₄）作为一种新型的三元金属硫族化合物，由于其优异的光催化性能、无毒、成本低、易于制备的特点而备受关注。

鉴于此，厦门大学马来西亚分校王伟俊团队系统综述了ZnIn₂S₄基光催化剂的研究进展，详细介绍了ZnIn₂S₄的晶体和结构，并概述了多种合成方法。同时针对ZnIn₂S₄目前常用的光催化改性策略也进行了汇总。接下来，论文对ZnIn₂S₄纳米复合材料在光催化还原实现可持续能源生产领域进行了深入的讨论，总结了如光催化产氢，二氧化碳还原，固氮等方向的应用。最后，作者展望了ZnIn₂S₄在实际应用中面临的挑战和发展前景。

为了突出关于催化的最值得注意的出版物，该工作已被收录在“新型催化 Innovative Catalysis”的Small Structures虚拟专刊中。

图1 ZnIn₂S₄基光催化剂的合成方法和改性策略以及在光催化还原可持续能源生产方向的应用

图2 ZnIn₂S₄纳米复合材料在能源转换领域近些年的重要工作

为了提高制备效率，减少污染以及生产出性能更好的ZnIn₂S₄光催化剂，越来越多的制备方法被提出。在制备流程里，温度，压强，浓度等因素会对最终的产物有极大的影响 (图3)，论文针对几个常见的制备方法进行了详细的总结 (图4).

图3 ZnIn₂S₄的合成方法及影响最终产物的常见因素

图4 四种常见的ZnIn₂S₄制备流程

目前，ZnIn₂S₄的改性热点方向包括维度调控工程、缺陷控制工程、元素掺杂工程、助催化剂工程以及异质结工程等。 其中通过构建不同维度的ZnIn₂S₄纳米材料，可以提高ZnIn₂S₄的比表面积，增加活性位点，使光催化活性显著提高。因此论文对于ZnIn₂S₄的维度调控改性方法进行了分析，包括0D量子点、1D纳米线/纳米管、2D纳米片、和3D层次结构等多种维度 (图5)

图5 不同维度的ZnIn₂S₄基光催化剂

通讯作者简介

厦门大学马来西亚分校能源与化学工程学院Wee-Jun ONG（王伟俊）博士在2016-2018年加入新加坡Institute of Materials Research and Engineering (IMRE), Agency for Science, Technology and Research (A*STAR)，担任研究员。2019年在德累斯顿工业大学和劳伦斯伯克利国家实验室做访问学者。主要从事光催化、电催化、光电化学表面科学、水分解、CO₂还原、固氮及新型催化剂研制和开发。自 2021 年担任厦门大学马来西亚分校 Center of Excellence for NaNo Energy and Catalysis Technology (CONNECT) 卓越中心主任。同时，自2022年担任能源与化学工程学院副院长。

目前担任 Frontiers in Nanotechnology 主编、Frontiers in Chemistry 副主编、Nano Research’s Young Star Editor、Materials Horizons 顾问委员会成员、 SmartMat、Chinese Journal of Catalysis、ChemNanoMat等青年编委。也担任 Coordination Chemistry Reviews、Small、Nanoscale、ACS Applied Materials & Interfaces、ChemSusChem、Solar RRL 等客座编辑。论文被引超过14,000次，h-index为53。2019、2020和2021年连续3年荣获Clarivate Analytics“高被引科学家”称号等。

王伟俊教授研究团队目前正在招募博士学生和博后研究员，致力于低维纳米材料、微波等离子体（microwave plasma）技术裂解甲烷和纳米技术向清洁能源应用的发展。有兴趣者，请将简历、求职信和研究报告，通过电子邮件发到王教授的邮箱 （[e-mail])。

王教授官网链接：

https://sites.google.com/site/wjongresearch/

论文信息：

ZnIn₂S₄-Based Nanostructures in Artificial Photosynthesis: Insights into Photocatalytic Reduction toward Sustainable Energy ProductionYijie Ren, Joel Jie Foo, Deqian Zeng, Wee-Jun Ong*Small StructuresDOI: 10.1002/sstr.202200017

点击左下角「阅读原文」，查看该论文原文。

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