近日，聊城大学物理科学与信息工程学院李恒帅课题组在光催化的物理机制研究方面取得新进展。研究成果以“Rational construction of CuFe2O4@C/Cd0.9Zn0.1S S-scheme heterojunction photocatalyst for extraordinary photothermal-assisted photocatalytic H2 evolution”（《合理构建的光热辅助CuFe2O4@C/ Cd0.9Zn0.1S型异质结光催化剂促进H2产生》）为题，发表于《Journal of Energy Chemistry》（《能源化学期刊》，中科院一区，影响因子13.1，Top期刊）。该论文的第一作者为聊城大学物理科学与信息工程学院2022级物理学专业硕士研究生张东，通讯作者为李恒帅和蒲锡鹏，聊城大学为第一署名单位。
合理设计光催化剂以最大限度地利用太阳光是光催化的物理机制中需要解决的重要问题。本研究工作中，合理构建了光热辅助的CuFe2O4@C/ Cd0.9Zn0.1S型异质结。该异质结中的CuFe2O4@C可以吸收可见光，部分转化为热，促进析氢反应。异质结的存在抑制了光生成的电子-空穴重组。石墨碳层为电子转移提供了一个稳定的通道，磁性Cd0.9Zn0.1S的存在使循环更容易。在光热辅助和异质结作用下，最优CuFe2O4@C/ Cd0.9Zn0.1S的析氢速率为80.79 mmol g-1h-1，分别为纯Cd0.9Zn0.1S和CuFe2O4@C的2.55倍和260.61倍。值得注意的是，复合材料样品也表现出良好的稳定性和广泛的环境适应性。通过第一性原理的模拟计算方法和实验验证，提出了增强光催化活性的合理机理。本研究为开发具有良好析氢能力的异质结光催化剂提供了一种可行的策略。
该工作获得了山东省重点研发计划、山东省自然科学基金、山东省高等学校科技计划项目、聊城市重点研发计划、聊城大学高层次人才和博士科研启动基金的支持。