太阳能驱动的分解水制H₂是最有前景的能源转换策略之一。硫化镉(CdS)由于在很宽的可见光谱范围(带隙≈2.4 eV)内具有出色的光子吸收能力和适合H₂生成的能带结构而被广泛研究，但CdS的固有电荷载流子复合和光腐蚀显着限制了太阳能-H₂的转换效率。

近日，上海理工大学李贵生课题组通过传统的溶剂热法制备了三元CdS-富勒烯/石墨烯(CdS-F/G)光催化剂，用于增强可见光驱动的水分解产氢。

CdS-F/G复合材料表现出亚微秒激发态和光催化活性/稳定性的整体改善；F/G的较低费米能级使其能够从CdS收集载流子，以实现高效的界面电子/空穴转移和H₂气泡扩散。

与原始 CdS(29.2 µmol h^-1 g^-1)相比，CdS-F/G复合材料的析H₂反应(HER)的最大活性(127.2 µmol h^-1 g^-1)发生≈400%的改进。此外，CdS-F/G在420 nm处的量子效率(QE)为7.24%，并且相对应的HER速率也远高于CdS-Pt(0.5 wt%)样品(73.78 µmol h^-1 g^-1)。

对于可持续可见光驱动的HER，CdS-F/G显示出良好的光稳定性(≈36 h)，这些增强的光催化HER活性和稳定性主要归因于F/G诱导的较低费米能级、空穴转移/捕获过程和长寿命激发态。有趣的是，良好可调的价带位置和空穴转移/捕获机制协同促进了整体碱性水分解，即H₂O→H₂+ 1/2O₂、无牺牲剂存在。目前的研究强调了基于CdS的光催化剂在耐用和无贵金属光催化中的潜在应用。

Fullerene-Graphene Acceptor Drives Ultrafast Carrier Dynamics for Sustainable CdS Photocatalytic Hydrogen Evolution. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202201357