近日，我校材料科学与工程学院闫俊青教授的科研团队联合苏州大学李有勇教授团队，在太阳能光催化制氢与苯甲醛协同制备方面取得重要进展。相关研究成果以“Dipole synergy enables fast directional charge transport for solar hydrogen and benzaldehyde coproduction”为题，于2025年12月11日在国际权威期刊《Nature Communications》上在线发表。论文第一作者为我院博士研究生王振南，通讯作者为我院闫俊青教授和苏州大学李有勇教授。

 氢能被视为21世纪最具前景的清洁能源载体，而光催化技术可将太阳能转化为氢能。然而，传统光催化分解水制氢面临氧化半反应动力学缓慢、需使用牺牲剂等问题，限制了其规模化应用。针对这一挑战，研究团队创新性地提出将苯醇光重整与产氢反应耦合，在产氢的同时将苯醇高效转化为具有高附加值的苯甲醛，实现了“一石二鸟”的资源化利用策略。

 研究核心在于设计并构筑了一种新型复合光催化材料：6%-MoS₂/Zn₃In₄S₉。该材料通过溶剂热法构建了独特的“球对球”异质结构。研究发现，非对称结构的Zn₃In₄S₉其本征偶极矩在体相内产生了一个强大的极化电场，有效抑制了光生电子-空穴在体相内的复合。同时，在界面处引入的MoS2诱导产生了界面偶极场，与体相极化电场协同作用，构建了一条从Zn3In₄S9到MoS2的快速、定向电子传输“高速公路”。得益于这种“偶极协同”机制，优化后的6%-6%-MoS₂/Zn₃In₄S₉复合材料表现出卓越的光催化性能：产氢速率达41.19 mmol g⁻¹ h⁻¹，苯甲醛生成速率达43.33 mmol g⁻¹ h⁻¹，分别是纯Zn₃In₄S₉的11.8倍和12.2倍。在420 nm单色光照射下，产氢与产苯甲醛的表观量子效率分别高达36.6% ± 0.7% 和 40.0% ± 0.3%。该材料还展现出优异的稳定性，在30小时的连续测试中仍能保持93.8%的产氢活性和87%的苯甲醛生成活性。该研究综合利用了压电力显微镜、开尔文探针力显微镜、飞秒瞬态吸收光谱、原位XPS、原位EPR以及理论计算等多种先进表征手段，从原子尺度到宏观性能，全方位揭示了偶极场协同驱动电荷快速分离与传输的微观机制，为理性设计高效人工光合系统提供了全新的思路和坚实的理论依据。研究工作获得了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、中央高校基本科研业务费等多个项目的支持。

      原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-66003-4

撰稿：王振南 闫俊青  审核：刘治科