近日，由我校刘小楠研究员带领的绿色化工与废物资源化协同创新团队在《Advanced Functional Materials》（中科院一区，TOP，IF=18.5）上发表题为“S-scheme Heterojunction Engineering of CdS/Bi2WO6 in Breakthrough Piezocatalytic Nitrogen Reduction and Hydrogen Evolution: Performance, Mechanism, and DFT Calculations”的研究论文。此项论文成果是由四川轻化工大学和新疆大学共同合作完成，团队成员郝爱泽副教授为论文唯一通讯作者。该项研究得到了国家自然科学基金、四川轻化工大学绿色化工与废物资源化协同创新团队、全国循环经济工程实验室及四川省高盐废水处置及资源化工程技术研究中心的经费支持。
压电催化作为一种新兴的催化技术，被广泛应用于裂解水产氢、二氧化碳还原、合成过氧化氢等能源转换与存储领域。然而，现有的报道表明大部分的压电催化固氮催化剂具有较低的催化活性和氮分子活化机制不明确等问题，严重制约着其实际应用。本工作首次将S型异质结工程策略引入到压电催化氮还原反应领域中，合理设计构建了CdS/Bi2WO6 S型异质结压电催化剂，实现了优异的压电催化氮还原反应活性（1.37 mmol L?1 g?1 h?1）和析氢（1.02 mmol g?1 h?1）的目标，性能超过了先前报道的大部分压电催化剂和压电-光催化剂。进一步结合相关的光学和电学等实验表征手段和密度泛函理论计算方法，深入探讨了S型异质结电荷转移机制。在应力条件下，S型异质结可以增强电偶极矩，促进电荷的转移，提供更多的活性位点参与反应。同时，S型异质结有利于N2分子吸附和活化，优化了氮还原反应动力学过程，有效降低了氮还原和析氢反应的能垒，进而提升了压电催化活性。本工作揭示了S型异质结工程在压电催化氮还原和析氢反应的微观机理，为设计高性能的压电催化剂提供了新思路和借鉴意义。
CdS/Bi2WO6 S型异质结压电催化实现高效氮还原和析氢反应的示意图
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202413217
