武汉理工大学傅正义/解晶晶团队 | 电纺-光沉积协同构筑全固态 Z 型异质结实现高效光催化析氢

光催化分解水制氢被认为是实现清洁能源转化的重要途径，但在实际应用中，半导体光催化剂普遍存在光生载流子复合严重、界面电荷传输效率低等问题，显著制约了光催化析氢性能的提升。传统异质结结构虽然能够在一定程度上促进载流子分离，但往往以牺牲反应所需的强氧化还原能力为代价。

近日，武汉理工大学傅正义和解晶晶团队受天然光合作用 Z‑scheme 电子传输机制启发，结合电纺丝与光沉积技术，在 TiO₂ 纳米纤维表面精准构筑 Pt/CdS 纳米颗粒，成功构建全固态 Z 型异质结体系，实现光生电子和空穴的高效分离与定向传输。

• 电纺丝法制备结构均一、无明显团聚的一维 TiO₂ 纳米纤维骨架。

• 多步光沉积策略实现 Pt 纳米颗粒在 TiO₂–CdS 界面的精准定位。

• 构建全固态 Z‑scheme 异质结，同时兼顾高效载流子分离与强氧化还原能力。

• 优化催化剂在模拟海水中实现 4.02 mmol·g⁻¹·h⁻¹ 的高效光催化析氢性能。

该研究展示了电纺丝与光沉积协同策略在异质结界面精确调控中的独特优势，为仿生光合作用光催化体系的构筑提供了新的设计思路，对提升太阳能向氢能的转化效率具有重要参考价值。

图1 TiO₂–Pt–CdS 全固态 Z‑scheme 异质结的构筑示意图。

图2 不同条件下 TiO₂–Pt–CdS 的光催化析氢性能对比。

图3 TiO₂–Pt–CdS 体系中光生载流子的传输与反应机理示意图。

Synergistic precise construction of all-solid-state Z-scheme heterojunctions by electrospinning and photo-deposition for photocatalytic hydrogen evolution

Yanze Wang, Zhenyu Liu, Yan Sun, Jingjing Xie and Zhengyi Fu

Mater. Chem. Front., 2026, Advance Article

https://doi.org/10.1039/D6QM00238B

*本文部分内容由AI工具辅助生成，如有错漏，请联系编辑部。

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