金属硫化物光催化──可见光诱导的选择性有机转化反应

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过渡金属硫化物是一类重要的半导体光催化剂,在温和的条件下可以光催化促进一系列富有意义的氧化还原反应的发生。相对于金属氧化物来讲,金属硫化物的禁带宽度较窄,这使得它们可以更加充分地利用可见光。关于金属硫化物在光催化领域的研究,历史悠久,从多相光催化兴起之后便出现了。近些年来,由于材料新合成方法的出现、新机理的研究、以及新策略将金属硫化物与金属氧化物、金属纳米粒子或者其他新兴材料结合的改进,关于金属硫化物光催化的研究重新焕发了生机。

最近,武汉大学郎贤军教授课题组发表了题目为“Metal Sulfide Photocatalysis: Visible-Light-Induced Organic Transformations”的综述,主要阐述了金属硫化物在可见光诱导的选择性有机转化反应中的一些最新进展。根据将金属硫化物光催化剂用于有机转化过程的不同策略,文章主要分为四个方面来进行描述。首先,二元或三元金属硫化物(例如CdS、ZnS、MoS2、ZnIn2S4等)作为光催化剂,可以直接作用于可见光诱导的有机转化反应。在此基础上,进一步将金属硫化物与金属氧化物、金属纳米粒子结合,用于有机转化反应的光催化研究中。在第二部分中,主要机理是通过金属硫化物与金属氧化物形成异质结,有效减少了光生电子空穴对的失活,从而增强了光催化剂的活性和稳定性。第三部分中,金属纳米粒子与金属硫化物的协同作用很大程度改善了半导体电子传递过程。最后一部分中,近年来新出现的材料,例如金属有机框架材料(MOFs)、石墨烯(GR)和石墨碳氮化物(g-C3N4)等与金属硫化物的结合对有机转化反应也有较好的光催化效果,这也正是新兴材料和协同光催化不断发展的结果。上述的四个部分之间目前的发展状况并非同一个阶段,但是可以互相借鉴。作者将各部分的最新进展在文章中清晰地呈现出来,希望为以后金属硫化物在光催化有机转化领域的研究和应用提供有力的依据和新的思路。

文章发表在ChemCatChem, doi:10.1002/cctc.201801773

作者:Huimin Hao, Prof. Dr. Xianjun Lang*


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