本报讯 近日，中国科大俞书宏院士团队发展了一种胶体化学合成法，成功制备了四元硫化物单晶纳米带光催化剂，表现出优异的光催化产氢性能。相关成果于10月15日发表在《自然·通讯》上，为设计开发新型高效光催化剂提供了新途径。

DFT计算和CZIS纳米带的结构和形貌表征。（a）晶体结构示意图。（b）（0001）、（1010）和（1011）晶面的光催化析氢反应吉布斯自由能。（c）XRD图。（d-e）TEM图。（f-g）AFM图和相应的高度统计图。

设计新型半导体纳米材料以捕获太阳能并实现高效光化学转化是解决当前全球能源与环境危机的一种理想途径之一。铜基多元硫化物具有良好的可见光吸收性能，因而被作为一种重要的光催化剂材料。然而，其低的电导率和高的光生载流子复合速率阻碍了铜基四元硫化物在光催化领域的应用。目前，如何制备高效的铜基四元硫化物光催化剂仍然面临挑战。

纳米晶的形貌和表面晶面可以有效地增强和优化半导体材料的光催化性能，而且单晶结构的CZIS更有利于电荷分离进而增强光催化性能。研究人员设计了一种简单的胶体化学合成法，成功制备了只暴露（0001）晶面的单晶CZIS纳米带（如图）。同时，该方法也适用于CZGS纳米带的合成。所制备的纳米带光催化剂表现出优异的组成依赖性光催化性能，在不使用助催化剂的情况下，CZIS和CZGS的产氢速率分别达到3.35和3.75 mmol h-1 g-1。进一步研究表明，这种纳米带催化剂具有高的稳定性。

这项研究提出了一种多元硫化物纳米光催化剂设计的新策略，利用表面活性剂辅助成功制备暴露特定晶面的纳米带，为今后设计开发新型高效光催化剂提供了新途径。此外，该合成策略还有望拓展到其他多元硫族化合物纳米晶的合成并通过完善合成方法实现其形貌和表面的精细调控，预期在光电探测和光电催化等方面展现出独特的应用价值。

（合肥微尺度物质科学国家研究中心 化学与材料科学学院）