东北大学与越南国立大学胡志明市分校(VNU-HCM)的联合研究团队在可再生能源领域取得重要突破，成功开发出基于二维Janus异质双层结构的新型光催化材料，显著提升了太阳能制氢效率。这项研究成果已发表在材料科学领域知名期刊《ACS应用能源材料》上。设计二维Janus异质双层以实现高效水分解。独特的Janus结构及其内部电场增强了光催化性能。蓝色箭头表示，通过像乐高积木一样合理设计二维异质双层，可以实现水分解的优化条件(例如，载流子迁移率、催化剂表面等)

研究团队由东北大学前沿交叉科学研究所(FRIS)助理教授Nguyen Tuan Hung和越南国立大学胡志明市分校副教授Vu Thi Hanh Thu共同领导。通过系统研究20种不同材料组合，他们发现WS₂-SMoSe异质双层材料展现出卓越的光催化性能，其太阳能-氢能转换效率高达16.62%，明显优于目前多数商业化材料15%以下的效率水平。

Nguyen Tuan Hung教授表示："这项研究为可持续氢能生产开辟了新途径，不仅有助于环境保护，更能推动能源自主化进程。"研究第一作者Nguyen Tran Gia Bao解释道："我们采用类似乐高积木的组合方法，将过渡金属二硫属化物(TMDCs)与Janus材料相结合，大幅提高了筛选最优材料组合的效率。"

Janus材料因其独特的非对称结构特性，在光催化领域展现出巨大潜力。这类材料两侧分别含有不同的硫族元素，能够产生强大的固有偶极子和内部电场。研究证实，这种内部电场可有效促进光生电荷分离，显著抑制电子-空穴复合，从而提升整体光催化效率。

该研究不仅确定了最优材料组合，还深入揭示了原子排列对光催化性能的影响机制，为设计高效稳定的光催化系统提供了重要理论依据。团队表示，这项技术突破将推动太阳能制氢技术的实用化进程，为实现碳中和目标提供新的技术路径。

目前，研究团队正致力于探索更多具有潜力的材料组合，并计划开展规模化制备工艺研究，以推动该技术早日实现商业化应用。

更多信息： Nguyen Tran Gia Bao 等，《合理设计二维异质双层过渡金属二硫属化物及其用于高效水分解的Janus》，ACS 应用能源材料(2025)。