Page 71 - 《精细化工）》2023年第10期

第 40 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.40, No.10
2 023 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2023

综论
ZnS/ZnO 异质结光催化剂的应用研究进展

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李 合 ，李文江
（1. 衡水学院 化工学院，河北 衡水 053000；2. 天津理工大学 材料科学与工程学院，天津 300384）

摘要：ZnS 和 ZnO 具有无毒、环境友好和制备简单等优点，并且常温下拥有优异的物理化学特性和催化活性，
一直都是光催化领域研究的热点材料。然而，单一的 ZnS 和 ZnO 光催化剂表现出低的太阳能利用率、量子效率
和光稳定性，极大地限制了它们的实际应用。ZnS 与 ZnO 复合形成的 ZnS/ZnO 异质结不仅可以拓宽光吸收波长
范围，而且能促进载流子的转移和空间分离，增强光催化活性和稳定性。该文介绍了半导体异质结（Ⅱ型异质
结、Z 型异质结和 S 型异质结）中载流子的转移路径及光催化机理；综述了 ZnS/ZnO 异质结在降解有机污染物、
分解水产氢、CO 2 还原领域中的应用研究进展；总结了 ZnS/ZnO 异质结光催化性能影响因素及提升策略；最后，
提出了 ZnS/ZnO 异质结催化剂目前存在的问题，并对未来的发展方向进行了展望。
关键词：ZnS；ZnO；异质结；光催化；能源；环境
中图分类号：O643.36；O644.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2023) 10-2149-12

Research progress in application of ZnS/ZnO heterojunction photocatalysts

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LI He , LI Wenjiang
（1. Department of Chemistry, Hengshui University, Hengshui 053000, Hebei, China; 2. School of Materials Science
and Engineering, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China）

Abstract: ZnS and ZnO have always been hot research materials in the field of photocatalysis due to their
non-toxicity, environmental friendliness, simple synthesis, excellent physical/chemical properties and high
catalytic activity. However, single ZnS and ZnO photocatalysts usually suffer from low solar energy
utilization, poor quantum efficiency and bad photostability, which greatly limit their practical applications.
ZnS/ZnO heterojunctions can effectively broaden the light-absorption wavelength range and simultaneously
promote the transfer and spatial separation of carriers, leading to enhanced photocatalytic activity and
stability. Herein, the carrier transfer pathways and photocatalytic mechanism of various semiconductor
heterojunctions (Type Ⅱ, Z-scheme and S-scheme) were summarized. The application of ZnS/ZnO
heterojunctions in the degradation of organic pollutants, aquatic hydrogen decomposition and CO 2
reduction were reviewed, followed by summarization on their influencing factors and improving strategies
of photocatalytic performance. Finally, the existing problems and future development directions of
ZnS/ZnO heterojunction catalysts were discussed.
Key words: ZnS; ZnO; heterojunction; photocatalysis; energy; environment

随着全球工业化的高速发展和人口的迅速增 广泛关注 [2-4] 。如图 1 所示，光催化过程包括光吸收、
长，能源危机和环境污染已成为 21 世纪人类社会面 载流子转移分离和表面氧化还原反应 3 个基本步
[1]
临的两大挑战 。半导体光催化技术可以通过化学 骤。当照射半导体光催化剂的光子能量（hν，其中，
反应将太阳能转化为氢能（H 2 ）、甲烷（CH 4 ）、甲 h 为普朗克常量，6.63×10 −34 J·s；ν 为光子频率，Hz
−1
醇（CH 3 OH）等一系列有价值的化学能源，或降解 或 s ）≥禁带宽度（E g ，eV）时，半导体的导带（CB）
−
去除有毒有害的环境污染物，因此得到了研究者的 和价带（VB）分别产生光生电子（e ）和光生空穴

收稿日期：2022-11-29; 定用日期：2023-03-15; DOI: 10.13550/j.jxhg.20221094
基金项目：河北省教育厅科学技术研究项目（ZD2022152）；衡水学院高层次人才科研启动基金项目（2021GC01）；衡水学院校级科
研项目（2021ZR01）
作者简介：李 合（1990—），男，博士，讲师，E-mail：lhtjut@126.com。