近日，深圳技术大学新材料与新能源学院苏耀荣教授团队在国际顶级学术期刊《Angewandte Chemie International Edition》（Impact Factor: 17，TOP期刊，Nature Index期刊）上发表题为“Accelerated Interfacial Charge Transfer via Ni 3d-S 3pOrbital Hybridization in a CdS/NiPc S-Scheme Heterojunction for Highly-Selective H₂O₂Photosynthesis”的最新研究成果。该论文以深圳技术大学为第一完成单位和第一通讯单位，钟威助理教授为第一通讯作者，孟爱云副教授、硕士研究生吴小媛为共同第一作者，苏耀荣教授、中国地质大学（武汉）的余家国教授为共同通讯作者。

光催化氧还原制备过氧化氢（H₂O₂）因其反应条件温和、能耗低、环境友好等优势，成为绿色合成H₂O₂的理想路径之一。然而，传统光催化材料在O₂吸附能力、两电子氧还原选择性等方面仍存在瓶颈，制约了其光催化效率的提升。因此，设计具有高效电荷分离和反应选择性的新型光催化材料成为该领域的关键科学问题。

本研究团队通过一步水热法成功构建了一种具有界面Ni-S键的CdS/NiPc S型异质结光催化剂。实验与理论计算相结合，首次揭示了Ni 3d与S 3p轨道杂化形成的原子级电荷传输通道，显著提升了光生载流子的分离效率与迁移速率。该结构不仅加速了S型异质结中的电荷定向迁移，还诱导O₂以Pauling型构型吸附于催化剂表面并生成稳定的关键中间体*OOH，从而大幅提升两电子氧还原产H₂O₂的选择性。得益于界面Ni-S键的桥梁作用，优化后的CdS/NiPc-10%光催化剂在可见光下展现出优异的H₂O₂产率（34.4 mmol·L^-1·g^-1·h^-1），是纯CdS的3.7倍，且在四次循环后仍保持91.1%的活性，表现出优异的稳定性与抗光腐蚀能力。此外，Cd²⁺溶出量显著降低，显示出良好的环境友好性。本研究从原子层面揭示了界面化学键在构建原子级S型电荷传输通道和调控氧还原反应路径中的关键作用，为高效、高选择性H₂O₂光合成催化剂的设计提供了新的理论依据和实验指导。

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、深圳市科创委、深圳市超级金刚石与功能晶体应用技术重点实验室、深圳技术大学新引进高精尖缺人才科研启动等项目的资助。

《Angewandte Chemie International Edition》创刊于1888年，是德国化学学会（GDCh）的官方旗舰期刊，收录化学领域最具原创性、突破性和重要性的研究成果，在全球化学界享有盛誉。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202525871

稿件来源：新材料与新能源学院