CuCoB修饰TiO2 的S型异质结光催化体系显著提升析氢性能

　　针对TiO2 光催化剂载流子复合率高、能带结构限制等问题，研究人员通过溶剂挥发法构建了CuCoB/TiO2 S型异质结。该复合材料在300 W Xe灯照射下析氢速率达8137.7 μmol·g-1 ·h-1 ，较纯TiO2 提升46.9倍，其创新性在于利用双金属硼化物协同效应和S型电荷迁移机制，为高效光催化制氢提供了新策略。

　　

随着化石能源枯竭与环境问题加剧，氢能作为零碳能源载体备受关注。然而，传统光催化材料如TiO₂
面临载流子快速复合（e^-
-h⁺
pairs）和宽禁带（~3.2 eV）的瓶颈，导致太阳能转化效率低下。尽管异质结策略可改善电荷分离，但传统II型异质结会削弱氧化还原能力。陕西科技大学的研究团队创新性地将双金属硼化物CuCoB与TiO₂
结合，通过溶剂挥发法构建了S型异质结光催化剂，相关成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究采用水热法合成TiO₂
纳米片，化学还原法制备CuCoB纳米片，通过溶剂挥发实现异质结组装。利用XRD、XPS、SEM/TEM等表征材料结构，结合电化学测试和自由基捕获实验阐明机制。

【结构表征】XRD显示CuCoB呈非晶态，与TiO₂
复合后保持晶相纯度（图S1）。TEM证实二者形成紧密界面接触，利于电荷转移。
【性能测试】10%-CuCoB/TiO₂
在含20 vol% TEOA溶液中析氢速率达8137.7 μmol·g^-1
·h^-1
，较纯TiO₂
提升46.9倍，且循环5次活性无衰减。
【机制解析】能带分析表明，CuCoB的费米能级高于TiO₂
，形成由TiO₂
指向CuCoB的内建电场（IEF）。·OH捕获实验证实S型电荷迁移路径：TiO₂
导带（CB）电子与CuCoB价带（VB）空穴复合，保留高能电子参与质子还原。

该研究首次将双金属硼化物引入S型光催化体系，通过Cu-Co协同效应增强导电性和光响应，使界面电荷转移电阻降低、析氢过电位减小。相较于文献报道的Cu₃
P/TiO₂
（607.5 μmol·g^-1
·h^-1
）和Cu₃
Mo₂
O₉
/TiO₂
（3401.9 μmol·g^-1
·h^-1
），本工作性能提升显著。研究为设计高效非贵金属光催化剂提供了新思路，对推动太阳能-氢能转化技术发展具有重要价值。