近日，由台湾大学凝态科学研究中心陈丽聪教授团队与其他合作者共同完成的一项研究，成功开发出一种具有硫空位的钼钒硫二元合金超薄薄膜(Svac-Mo1-xVxS2)，其作为光催化剂可将二氧化碳高效还原为一氧化碳。相关研究成果已发表于学术期刊《ACS Nano》。

研究团队采用了一种创新的封盖式气-液-固(VLS)生长技术，实现了晶圆级、连续的超薄Mo1-xVxS2合金薄膜的可控制备。该方法通过引入二氧化硅薄膜作为封盖层，有效限制了钒前驱体的逃逸，并通过气体扩散提供硫和氢，从而在纳米尺度环境中促进了二维晶粒的均匀对称生长。此技术显著提高了钒在MoS2晶格中的掺入量，克服了传统合金化工艺的控制难题。

微观结构分析与理论计算表明，合金薄膜中钒原子的存在与硫空位(Svac)的密度密切相关，钒含量增加会导致硫空位密度上升，并形成钒-硫空位配对结构(V–Svac pairs)。这种配对结构引发了从钒到邻近硫和钒原子的电荷转移，改变了材料的电子态，并显著增强了其在可见光区的光吸收能力。在模拟太阳光照和水存在的条件下，双层Svac–Mo1-xVxS2薄膜表现出优异的光催化二氧化碳还原性能，其一氧化碳生成率约为纯MoS2的五倍，内部量子效率达到约0.017%，且催化剂可稳定运行至少20小时。

该研究成果的意义在于，它不仅提供了一种精确调控原子级活性位点(V–Svac pairs)的可行合成策略，而且从机制上揭示了掺杂与缺陷工程对光催化剂电子结构及性能的关键影响。正如陈丽聪教授所指出的，这项工作彰显了利用缺陷-掺杂工程开发先进人工光合作用催化剂、迈向碳中性能源解决方案的巨大潜力。

出版详情：作者：Pin-Pin Huang 等人，标题：《钒取代二硫化钼超薄膜的封端气-液-固生长及其增强光催化活性》，发表于：《ACS Nano》 (2026)。期刊信息：《ACS Nano》