光催化制氢技术是解决能源危机和环境污染的重要途径之一。硫化镉(CdS)因其合适的带隙和可调的表面结构，在光催化制氢领域得到了广泛的应用。

此外，CdS量子点(QDs)的量子尺寸效应增强了光催化性能，其可调带隙使其能够实现更宽的可见光吸收。然而，CdS的光生载流子复合剧烈，且易受空穴氧化诱导的光腐蚀，这严重限制了其在光催化领域的应用。

为了克服这些挑战，人们提出了各种有效的策略，例如形貌调控、元素掺杂和异质结构构建。在这些策略中，利用合适的半导体构建S型异质结尤为有前景。

S型异质结的形成使得氧化和还原反应在不同位置发生，从而促进光生电荷的空间分离。因此， S型异质结构的合理设计和构建为增强CdS的光催化活性提供了可行的途径。

近日，江西理工大学陆康强副教授课题组成功设计出由CdS量子点和In₂O₃空心纳米管组成的S型异质结，并展示了其显著增强的光催化产氢活性。

S型异质结的形成有效抑制了光生载流子复合，促进了电子分离和转移，从而提高了复合材料的光催化产氢活性和稳定性。该成果发表在《中国催化学报》上。

采用静电自组装法在In₂O₃纳米管表面生长CdS量子点，制备了S型CdS-In₂O₃异质结，空心纳米管结构赋予复合材料更大的比表面积和丰富的H ₂生成位点。

此外，S型异质结构的形成有效促进了CdS-In₂O₃复合材料中光生载流子的分离和转移，因此与纯CdS相比，CdS-In₂O₃复合材料的光催化性能得到显著提高。

此外，通过原位X射线光电子能谱(XPS)和密度泛函理论(DFT)计算研究了载流子传输机理，验证了CdS-In₂O₃复合材料的S型异质结机理。综合表征表明，In₂O₃纳米管与CdS量子点之间形成S型异质结构可以显著增强光生载流子的分离和迁移，从而提高光催化性能。

这项工作阐明了 S 型异质结在光催化产 H 2中的关键作用，并为有效复合光催化剂的构建提供了新的见解。

更多信息： Yong-Hui Wu 等，《S型CdS量子点/In₂O₃空心纳米管异质结的合理构建及其光催化产氢性能》，《中国催化学报》(2025)。