第一作者：刘德康

硫化锑作为良好的光吸收材料（可见光波段：>105 cm-1），近年来在光电催化领域逐步受到研究人员的广泛关注。Sb2S3由一维带状[Sb4S6]n单元组成，其在[010]和[100]方向通过范德瓦尔斯力结合，在[001]方向由强的Sb-S共价键连结，使得Sb2S3具有特殊的准一维结构各向异性，导致光生载流子沿不同方向的迁移速率具有很大差别，[hk1]取向较[hk0]取向具有更高的载流子迁移速率。因此制备具有[hk1]取向的一维Sb2S3纳米结构具有重要意义。经过前期研究发现，采用传统的一步气相输运沉积技术很难制备致密且长径比高的Sb2S3纳米棒，鉴于这一问题，课题组通过结合两步气相输运沉积和快速冷却技术制备得到高质量的Sb2S3纳米棒。随后采用化学浴沉积和原位硒化策略，在Sb2S3纳米棒光电极表面成功构建准一维S型Sb2S3@CdSexS1-x异质结，研究表明：形成的S型异质结有效抑制了Sb2S3深能级缺陷导致其光生载流子严重复合的弊端，实现光生载流子高效分离。此外原位硒化有助于光电化学性能与稳定性的提升，在1.23 V vs. RHE偏压下，光电流密度达1.61 mA/cm2，且暗电流明显降低。

图1 Sb2S3@CdSexS1-x复合光阳极的制备流程示意图

图2（a）Sb2S3 base和（b）Sb2S3 NRs的SEM图；（c）双电层电容测试图和（d）晶格纹理系数图

图3（a）Sb2S3和（b）Sb2S3@CdSexS1-x的SEM图像；Sb2S3@CdSexS1-x的（c）TEM图像、（d）HRTEM图像、（e, f）HAADF图像、（g-l）元素映射图像及包含的Cd、Sb、S和Se元素和（m, n）检测扫描区域和EDS能谱图

Sb2S3@CdSexS1-x光电极具有良好的光电化学特性，原位硒化有助于光电化学性能与稳定性的提升。在1.23 V vs. RHE偏压下，光电流密度达1.61 mA/cm2，且暗电流明显降低，在600 s持续开关光状态下表现出良好的稳定性。

图4 Sb2S3与Sb2S3@CdSexS1-x光电极的（a）连续开关光下的LSV测试曲线、（b）连续开关光下的IT测试曲线、（c）Nyquist图、（d）Bode图、（e）IPCE和APCE测试曲线及（f）ABPE测试曲线

通过紫外光电子能谱结合漫反射吸收光谱分析表明：Sb2S3@CdSexS1-x优异的光电化学特性主要是基于形成的准一维S型异质结促进光生载流子分离，有效抑制了Sb2S3深能级缺陷导致其光生载流子严重复合的弊端。

图5 Sb2S3和CdSexS1-x接触前后形成S型电荷转移机制的能带结构示意图

图6 Sb2S3@CdSexS1-x光电极的S型载流子转移和利用结构示意图