通过光催化全解水生产氢能源是一种简单且成本效益高的策略。然而，目前用于水裂解的光催化剂的禁带宽度较大，可见光响应较弱，而且由于形成O-O键（1.23eV）需要多个电子和质子转移过程。因此，开发能将水分解为氢气和氧气的窄带隙和低成本的光催化剂至关重要。

有鉴于此，香港理工大学的柴扬教授等人，设计制备了一种基于CdS纳米线锚定MoS₂(电子收集器)和RuO₂(空穴收集器)双共催化剂的纳米哑铃结构光催化剂，成功实现了H₂和O₂的同步析出。

本文要点

1）在CdS纳米线两端固定的MoS₂纳米片作为电子捕获器被认为是加速析氢反应的还原助催化剂，而RuO₂纳米颗粒作为空穴收集器沉积在CdS纳米线的侧壁上以促进析氧动力学。

2）密度泛函理论模拟和超快光谱结果表明，CdS纳米线上的光生电子和空穴分别流向尖端和侧壁，在相应的共催化剂上积累的电荷随后参与全水分裂。

3）三元哑铃结构的设计保证了金属硫化物不受光腐蚀，从而扩大了它们在太阳能水裂解中的应用范围。

参考文献：

Bocheng Qiu et al. A Ternary Dumbbell Structure with Spatially Separated Catalytic Sites for Photocatalytic Overall Water Splitting. Advanced Science, 2020.

DOI: 10.1002/advs.201903568

https://doi.org/10.1002/advs.201903568