水分子在活性中心的扩散和吸附特性对多相光催化反应的性能起着至关重要的作用。与主体水体系相比，微孔碳纳米笼（MCN）中的水可以形成一个理想的体系来促进这些纳米受限水分子在内部金属活性中心上的吸附。然而，关于吸附在纳米限域腔中的水分子的性质以及它们如何依赖于碳纳米笼的微孔和化学官能团来促进水分子在活性中心的吸附还没有得到证实。

近日，西安交通大学杨贵东教授报道了一种纳米限域的ZnIn2S4@C光催化剂，最大限度地增加了MCN内部的水，并使其水分子稳定在纳米腔中，可以改变水分子在ZnIn₂S₄表面的局域电子分布。这一变化表明，光催化剂对内层水的化学吸附能力对纳米结构具有敏感的依赖性，从而进一步提高了光催化性能。

文章要点

1）研究人员通过将超薄的ZnIn₂S₄小心地包裹到MCN的纳米限域内腔中，得到了一种独特的光催化剂结构，它可以通过良好的纳米限域效应将水分子捕获到内部空间，从而促进了ZnIn₂S₄内部活性中心的水化学吸附能力。

2）同时，内腔产生的慢光子效应也提高了光子的利用率，与纯光催化剂相比，光催化剂的光催化析氢性能提高了4倍左右。

这一工作揭示了纳米内腔对水分子吸附过程的影响，为理解纳米限域如何影响光催化剂内部活性中心对水分子的化学吸附能力提供了基础。

参考文献

He Li, et al, Nanoconfinement-Induced Conversion of Water Chemical Adsorption Properties in Nanoporous Photocatalysts to Improve Photocatalytic Hydrogen Evolution, ACS Catal.2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c03447

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03447