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光催化還原CO₂通過利用太陽能把CO₂轉化為高附加值化學品，有望同時解決碳排放和能源短缺的問題，且具有污染小、反應條件溫和、耗能低等優點，已成為國際學術界的研究熱點。ZnS是一種重要的II-VI族過渡金屬硫化物，不僅光生載流子產生的理論效率較高，而且由于其具有相對較負的導帶電位而使光生電子具有強還原能力。在水溶液體系中，光催化還原CO₂反應（CO₂RR）和光解水反應（HER）是同時存在的，兩個相互競爭的過程。然而，迄今為止，闡明CO₂RR和HER兩個競爭反應的光催化選擇性機理仍然是一個巨大的挑戰。

近日，我校化學化工學院青年教師李盼博士在環境/化工領域國際權威期刊Applied Catalysis B: Environmental （SCI一區，影響因子14.23）上發表題為“Unraveling the selectivity puzzle of H₂ evolution over CO₂ photoreduction using ZnS nanocatalysts with phase junction”（DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119115）的研究論文，原文鏈接為：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320305300。

 作者選擇ZnS作為模型催化劑，構筑了“Sphalerite-Wurtzite”相結，同時研究了水溶液中CO₂RR和HER性能。結合實驗結果和理論計算，從動力學（反應物/產物吸脫附）和熱力學（氧化還原電勢、中間產物的吉布斯自由能改變）兩方面深入系統地探討了兩者之間的競爭，揭示了ZnS對HER表現出較高選擇性的原因（如上圖所示）。該研究成果不僅加深了對水溶液體系中CO₂RR和HER兩個競爭反應的理解，同時對今后半導體催化劑光催化還原選擇性的調控具有重要指導意義。

上述工作受到中國科學院一帶一路項目、國家自然科學基金、商丘師范學院博士啟動經費的資助。商丘師范學院化學化工學院以及河南省新能源電池材料工程技術研究中心為本工作的順利進行提供了設備和資金支持。