采用一步水热法合成泡沫镍(NF)自支撑的Co₉S₈/Ni₃S₂@NF杂化纳米棒阵列，其可以作为尿素氧化反应(UOR)和析氢反应(HER)的双功能催化剂。物相分析、形貌表征和电化学测试结果表明Co₉S₈/Ni₃S₂@NF异质结杂化纳米棒阵列通过Co₉S₈与Ni₃S₂之间的耦合异质界面促进了电子转移，提高了电荷转移速率。同时，该催化剂的粗糙表面使其展示出优异的超亲水性和超疏气性，有利于气体输送以及电解液扩散。在UOR和HER中，该催化剂分别在120和103 mV的低过电位下就能达到100和10mA·cm^-2的电流密度。此外，利用合成的Co₉S₈/Ni₃S₂@NF电极同时作为阴极和阳极，当电流密度达到100 mA·cm^-2时双电极电解池的运行仅需要1.57 V的低电压，并且在20 mA·cm^-2电流密度下稳定运行27 h，无明显活性衰减。

采用有机法和水热法合成了Cu-石墨炔和CoNiWO₄并构建Cu-石墨炔/CoNiWO₄ S型异质结。在保留催化剂强氧化还原能力的同时，通过内建电场和能带弯曲的协同作用促进了光生载流子的高效分离和转移。Cu-石墨炔的引入有效提高了复合催化剂的光吸收能力和导电性，抑制了光生载流子的复合。同时，Cu-石墨炔独特的二维平面网络结构提供了丰富的活性位点，从而促进了光催化反应的进行。密度泛函理论（DFT）计算表明，Cu的表面等离子体共振效应产生的热电子转移到石墨炔上，促进氢气的析出。本研究为Cu-石墨炔和镍钴基催化剂在光催化制氢领域提供了新的参考。

S型异质结可以实现光生载流子有效空间分离，保持较强的氧化还原能力。因此，深入了解S型异质结构的光致电荷转移动力学对提高其光催化性能至关重要。本文采用原位水热法制备了紧密接触的SnO₂/BiOBr S型异质结。优化后的SnO₂/BiOBr具有优异的光催化CO₂还原性能，CO和CH₄的产率分别为345.7和6.7 μmol·g^-1·h^-1，分别是纯BiOBr的5.6和3.7倍。利用原位XPS和飞秒瞬态吸收光谱(fs-TA)表征了SnO₂/BiOBr S型异质结的光致电荷转移机制和动力学。发现光生载流子出现了新的拟合寿命，这可归因于S型异质结的界面电子转移，进一步证明了光电子从SnO₂导带到BiOBr价带的超快转移通道。因此，BiOBr导带中的还原电子和SnO₂价带中的氧化空穴得以保留。本研究对S型异质结的光致电荷传输机理提供了更深刻的理解。

以前驱簇[Et₄N][Tp*WS₃(CuCl)₃]与三氟甲烷磺酸银(AgOTf)及3个有机桥联配体2，5-二(吡啶-4-基)噻吩(L₁)、5，5'-双(4-吡啶基)-2, 2'-双噻吩(L₂)和2，7-双(4-吡啶基)芘(L₃)分别反应，得到了3个阳离子型W/Cu/S簇基超分子大环化合物[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₁)]₂(OTf)₂(1)、[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₂)]₂(OTf)₂·2CHCl₃(2·2CHCl₃)和[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)(L₃)]₂(OTf)₂·2DMF (3·2DMF)，其中Tp*=hydridotris (3，5-dimethylpyrazol-1-yl) borate。对3个化合物分别进行了单晶X射线衍射、核磁、质谱、红外光谱、紫外可见光谱和元素分析等结构表征。单晶X射线衍射结果表明，3个大环的主体均是由2个L₁、L₂和L₃配体和3个氯桥连接的[(Tp*WS₃Cu₃)₂(μ-Cl)₂(μ₄-Cl)]²⁺阳离子簇核组成。3个大环通过不同方式堆叠形成三维结构。核磁氢谱(¹H NMR)和电喷雾飞行质谱(ESI-TOF MS)结果表明这些化合物在溶液中有较好的稳定性。Z扫描测试结果表明，3个化合物的溶液有一定的三阶非线性光学响应。

Porous spherical MnCo₂S₄ was synthesized by a simple solvothermal method. Thanks to the well-designed bimetallic composition and the unique porous spherical structure, the MnCo₂S₄ electrode exhibited an exceptional specific capacitance of 190.8 mAh·g^-1 at 1 A·g^-1, greatly higher than the corresponding monometallic sulfides MnS (31.7 mAh·g^-1) and Co₃S₄ (86.7 mAh·g^-1). Impressively, the as assembled MnCo₂S₄||porous carbon (PC) hybrid supercapacitor (HSC), showed an outstanding energy density of 76.88 Wh·kg^-1 at a power density of 374.5 W·kg^-1, remarkable cyclic performance with a capacity retention of 86.8% after 10 000 charge-discharge cycles at 5 A·g^-1, and excellent Coulombic efficiency of 99.7%.

人工半导体光催化CO₂转化被广泛认为是模拟自然碳循环的最有前途的策略之一。其中，Bi₂MoO₆具有光催化CO₂转化的潜力。然而，由于其光生电荷载体的快速复合，其催化性能仍然不足。因此，改善Bi₂MoO₆的催化效率是一个紧迫的问题。在这项研究中，我们通过水热法合成了Bi₂MoO₆纳米片，并在其表面同时生长了CeO₂纳米颗粒，形成了Ce³⁺/Ce⁴⁺离子桥接修饰的S型异质结。时间分辨光致发光光谱和光电化学测试揭示了这种异质结的增强电荷分离效应。此外，原位X射线光电子能谱分析和理论计算进一步证实，光生电子转移路径遵循S型机制，从氧化型半导体Bi₂MoO₆的导带转移到还原型半导体CeO₂的价带。实验结果表明，CeO₂/Bi₂MoO₆、Bi₂MoO₆和CeO₂的光催化CO₂还原为CO的效率分别为65.3、14.8和1.2 μmol·g^-1·h^-1。与纯Bi₂MoO₆相比，CeO₂/Bi₂MoO₆复合催化剂将CO₂光催化还原为CO的催化效率提高了3.12倍。这项工作为设计和构建新型S型异质结光催化剂提供了独特的见解。

采用简单的室温搅拌法和一步硫化法制备了MnO₂纳米线支撑中空十二面体CoNi₂S₄ (MnO₂/CoNi₂S₄)电极材料。超长MnO₂纳米线为电子转移提供了直接路径，而且其较大的长径比有利于形成自支撑的三维导电网络结构；中空多孔的CoNi₂S₄提供了更丰富的活性位点，同时缓解了充放电过程中的体积变化。得益于以上优势，MnO₂/CoNi₂S₄在1 A·g^-1时具有1 531.1 F·g^-1的比电容，在10 A·g^-1时具有86.9%的电容保持率。利用MnO₂/CoNi₂S₄作为正极、活性炭(AC)为负极组装的MnO₂/CoNi₂S₄||AC器件实现了高能量密度(800 W·kg^-1时40 Wh·kg^-1)和优异的循环稳定性(5 000次循环后保持64.8%)。

近年来随着工业化的深入发展，全球环境污染日益加重，尤其是水体中的抗生素污染, 亟需重点关注并采取科学、有效方法予以解决。光催化技术是一种非常有前景的水体治理技术，为解决水体抗生素污染提供了重要途径。该技术实现大规模应用的关键在于开发出高效且稳定的光催化材料。现有的光催化材料的性能主要受制于其弱的太阳能利用率，快速复合的光生载流子以及氧化还原能力弱等问题。研究发现科学设计和构筑碳量子调控S型异质结材料可以有效克服以上问题。相比于单一的S型异质结，该新型异质结体系整合了两者的优势，具有巨大的应用前景。因此, 开发新型碳量子调控S型异质结材料, 有望实现对抗生素污染水体的快速治理, 进一步促进光催化水体修复技术的发展。在本文研究中，我们成功开发了一种新型的碳量子点调控的S型carbon quantum dots/CdS/Ta₃N₅异质结纤维用于高效去除左氧氟沙星。其对左氧氟沙星去除速率常数为0.0404 min^-1，比Ta₃N₅，CdS/Ta₃N₅和CdS分别提高了39.4、2.1和7.2倍。这主要得益于独特1D/0D/0D核壳结构，该异质结构有效促进了碳量子点和S型异质结的协同增效机制。本研究为开发高效Ta₃N₅基催化体系用于环境治理开辟了一种新的思路。

通过半导体光催化将CO₂转化为可储存的太阳能燃料是解决温室效应和资源短缺问题的有效策略。然而，光生载流子的快速复合严重限制了单组分催化剂的CO₂还原能力。合成具有缺陷的S型异质结可以有效地分离光生电子和空穴，增强对非极性分子的吸附和活化。本文采用原位合成的方法构建了具有缺陷的S型ZnWO₄/g-C₃N₄异质结。结果表明，CO₂还原产生CO的速率高达232.4 μmol∙g^-1∙h^-1，选择性接近100%，分别是原始ZnWO₄和g-C₃N₄的11.6倍和8.5倍。原位XPS和功函数分析证明了S型电荷转移路径。S型异质结实现了电子-空穴的有效空间分离，促进了CO₂的还原。原位ESR表明CO₂分子被氮空位吸附，氮空位是光催化反应中的电子受体，有利于电子捕获和分离。S型电荷转移模式和氮空位共同促进了CO₂高效还原。这项工作为了解S型电荷转移机理和缺陷在调节CO₂还原活性方面的协同作用提供了重要见解。