Page 79 - 《精细化工）》2023年第10期
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第 10 期 李 合，等: ZnS/ZnO 异质结光催化剂的应用研究进展 ·2157·
棒，然后将 La-ZnO 原位硫化形成 La-ZnO/ZnS 异质 CdS 量子点合成了三元 CdS/ZnS/ZnO 异质结光催化
结光催化剂。研究证明，改变 ZnO 中的 La 掺杂浓 剂，研究了 CdS 量子点的沉积量对其光催化性能的
度，可以有效调节 ZnO/ZnS 异质结的载流子转移模 影响。在模拟太阳光照射下，三元 CdS/ZnS/ZnO 异
式。当 La 掺杂到 ZnO 中时，La 元素最外层电子轨 质结光催化剂中的 CdS、ZnS 和 ZnO 都能被激发并
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道与 CB ZnO 的电子轨道发生杂化形成施主能级，该 产生 e 和 h ，随后 CB ZnS 中的 e 转移至 CB ZnO 和
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施主能级在 ZnO 中引入更多的自由电子，使 ZnO CB CdS ，而 VB ZnO 和 VB CdS 中的 h 分别转移至 VB ZnS
的 Fermi 能级和能带位置上移，从而改变 ZnO/ZnS 和 ZnS 的缺陷位点（V Zn 和 I S ），从而实现了载流子
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异质结光催化剂界面内建电场的方向，将载流子转 的有效分离。此外，CdS 较负的 CB 电势使 e 具有
移模式从 Z 型转变为Ⅱ型。虽然Ⅱ型模式中载流子 较强的还原能力，CdS/ZnS/ZnO 异质结光催化剂表
的氧化还原能力低于 Z 型模式，但是Ⅱ型模式中载 现出显著增强的光催化性能，最佳产氢效率达到
流子的损失较低，能够有更多的载流子参与光催化 51.45 mmol/(g·h)，为 ZnS/ZnO 异质结光催化剂的
反应。与 Z 型 ZnO/ZnS 异质结光催化剂相比，Ⅱ型 2.28 倍。DONG 等 [112] 构建了双 Z 型 ZnO/ZnS/g-C 3 N 4
La-ZnO/ZnS 异质结光催化剂具有更加优异的可见 三元异质结光催化剂，并通过分解水产氢和降解亚
光 催化活 性， 对亚甲 基蓝 的降解 率可 以达 到 甲基蓝评估了其光催化性能。在模拟太阳光照射下，
93.92%，并且循环 4 次后的光催化降解率仍能保持 ZnO/ZnS/g-C 3 N 4 三元异质结光催化剂中的 ZnO、ZnS
在 90.25%。这项工作也为 ZnO/ZnS 异质结光催化剂 和 g-C 3 N 4 都能被激发并产生 e 和 h 。遵循 Z 型载流
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异质结类型的调控提供了一种有效的方法。 子转移模式，CB ZnS 中的 e 转移至 VB g-C3N4 ，同时
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4.2 贵金属沉积 CB ZnO 中的 e 转移至 VB ZnS ，最终 e 积累在具有最负
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贵金属沉积是目前光催化剂改性的常用手段， 电势的 CB g-C3N4 ，而 h 积累在具有最正电势的 VB ZnO 。
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研究者利用物理或化学方法将 Pt、Au、Ag 等沉积
与 ZnO/ZnS 异质结光催化剂相比，ZnO/ZnS/g-C 3 N 4
在光催化剂的表面以实现催化性能的提高 [103-104] 。 三元异质结光催化剂具有显著增强的光催化活性。
WANG 等 [105] 采用贵金属沉积的方法制备了 Pt NPs
DE-MORAES 等 [113] 报道了 ZnO/ZnS/碳干凝胶异质
修饰的 Z 型 ZnS/ZnO 异质结光催化剂，进而通过调
结光催化剂对对氯苯酚的光催化降解性能。在Ⅱ型
节 Pt NPs 的沉积量优化其光催化性能。研究表明， ZnO/ZnS 异质结中，e 从 CB ZnS 转移至 CB ZnO ，而
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Pt 作为储存 e 的“储层”，能够捕获迁移至催化剂 h 从 VB ZnO 转移至 VB ZnS 。碳干凝胶具有较强的导电
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表面的 e ，增强载流子的定向转移和分离，将产氢
性，作为电子受体进一步促进载流子的转移和分离。
效率提升到 5900 µmol/(g·h)，约为 ZnS/ZnO 异质结 因此，ZnO/ZnS/碳干凝胶异质结光催化剂表现出优
光催化剂的 1.8 倍。MA 等 [106] 构建了 Au NPs 修饰
于 ZnO/ZnS 异质结光催化剂的光催化性能。HONG
的中空花状 ZnO/ZnS 异质结光催化剂。其中，位于
等 [114] 制备了 ZnO/ZnS/ CuS/CdS 四元异质结光催化
ZnO 与 ZnS 界面的 Au NPs 作为电子介质，将原本
剂，研究了组分比例对光催化性能的影响。在该光
的Ⅱ型载流子转移模式转变为 Z 型模式，而沉积在
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催化剂中，e 从 CB CdS 转移至 CB CuS 和 CB ZnO ，h 从
ZnS 表面的 Au NPs 能够在 Au 与 ZnS 之间形成肖特
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基势垒，促进了 e 从 CB ZnS 向 Au NPs 的转移，使产 VB ZnO 转移至 VB CdS ，从而有效地抑制了载流子的复
合。在模拟太阳光照射下，ZnO/ZnS/CuS/CdS 四元
氢效率显著提升，约为 ZnO/ZnS 异质结的 11 倍。
YAO 等 [107] 制备了 Ag NPs 修饰的Ⅱ型 ZnO/ZnS 异质 异质结光催化剂光催化性能得到了显著的提高，最
佳产氢效率可以达到 2452.7 µmol/(g·h)，为 ZnS/ZnO
结光催化剂，并将其用于光催化降解罗丹明 B。一
异质结光催化剂的 5.6 倍。
方面 Ag NPs 的表面等离子体共振（SPR）效应能够
提高 ZnO/ZnS 异质结光催化剂对光的利用率以及 e − 5 结束语与展望
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的储存能力，另一方面 CB ZnS 上的部分 e 转移至
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Ag NPs 上，有利于产生更多的•O 2 ，增强光催化氧 近年来，ZnS/ZnO 异质结光催化剂因制备简单、
化能力。当 Ag 的理论摩尔分数为 10%时，Ag NPs 成本低、环境友好等优点而在污染物降解、分解水
修饰的 ZnO/ZnS 异质结光催化剂对罗丹明 B 具有最 产氢和 CO 2 还原等领域中得到了广泛的应用。发展
高的降解率，显著优于 ZnO/ZnS 异质结光催化剂。 ZnS/ZnO 异质结光催化剂对解决全球能源危机和环
4.3 构建多元异质结 境污染，助力中国实现双碳目标具有重大的战略意
构建 ZnS/ZnO 基多元异质结是增强其载流子转 义。就目前的研究来看，中国在光催化学科领域中
移和分离的有效方法，已经得到了研究者的普遍认 取得的成就已经具备较强的国际竞争力，但与发达
可 [108-110] 。SUN 等 [111] 通过在 ZnS/ZnO 上原位沉积 国家相比，仍需加强基础研究，注重原创性和突破
