二维ReS2/TiO2异质结薄膜的制备及其光电催化性能

曾 升，周子文，胡佳齐，吕 斌

(浙江大学 材料科学与工程学院，浙江 杭州 310027)

1 前 言

1972年，FUJISHIMA和HONDA[1]首次利用TiO2紫外光照射实现了水的全分解，即同时生成氢气和氧气，为人类能源的开发，提供了一种全新的途径。在此后几十年的研究中，光催化领域取得了很多重大进展，有望解决当前能源和环境问题。TiO2作为最传统的催化材料，带隙为3.2 eV，化学性质稳定，对环境无污染，而且制备条件简单，是研究领域的热门之一。但TiO2存在带隙较大，只能在紫外光下被激发产生空穴和电子的缺点。自然光中占比总能量最大的是可见光，因此为了提高能量利用率，必须拓宽TiO2的响应范围到可见光。常用的手段是掺杂[2]和复合[3]，掺杂可以改变TiO2的能带带隙，使其带隙调到可见光范围内，例如N掺杂[4]和Fe掺杂[5]；复合则是通过窄带隙半导体与TiO2形成异质结，利用窄带隙的特点使得整个异质结对可见光有吸收，例如TiO2与CdS[6]，因为掺杂易破坏晶体结构引入大量缺陷和复合中心，并且产生不连续的杂质能级阻碍光生空穴的迁移，从而导致整体的光催化活性降低[7]，因此复合更有优势。

在过去几年中，二维硫族化合物(TMD)纳米片作为用于复合的助催化剂被广泛研究并应用于光催化，因为暴露边缘处的高活性硫族原子，大的特定表面积，可调带隙和合适的带位置[8]，并且与贵金属相比成本较低[9]，因此基于TMD的复合材料成为催化领域研究热门。通常，TMD-半导体异质结光催化剂可以提供两种潜在的益处。首先，TMD和半导体之间的紧密接触有利于在两个组件之间形成结，从而改善电荷分离。……