近日，辽宁大学物理学院范晓星教授、陶然副教授团队在国际主流高水平期刊《Journal of Colloid and Interface Science》上发表了名为“Synergistic role of oxygen vacancies and heterojunction interface in g-C3N4/H2-annealed SrWO4 for enhanced photocatalytic H2 production”的研究论文。该期刊是中国科学院一区top期刊，影响因子为9.7。

 

论文简介

光生载流子的高效分离是开发高性能太阳能驱动制氢光催化剂的关键挑战之一。针对这一问题，研究人员构建了一种由H₂退火处理的SrWO₄（HSWO）与g-C₃N₄（CN）组成的Z型异质结光催化体系，以提升太阳能制氢性能。通过H₂退火处理，在SrWO₄中引入氧空位缺陷，有效调控了材料的电子结构，提高了光生载流子的浓度并延长其寿命，从而为后续反应提供了丰富的电子储备。在此基础上，HSWO与CN复合形成Z型异质结界面，实现了光生电子与空穴的定向迁移与高效分离：HSWO中的光生电子与CN中的空穴在界面处复合，而保留在CN导带中的电子则参与析氢反应，HSWO中的空穴则维持强氧化能力。该机制在保证高效载流子分离的同时，兼顾了体系的强氧化还原能力。性能测试结果表明，所制备的CN/HSWO复合材料在模拟太阳光照射下表现出优异的析氢性能：产氢速率达18.01 mmol·g⁻¹·h⁻¹，表观量子效率为11.4%，太阳能制氢效率为0.29%。该研究显示，将Z型异质结构建与缺陷工程相结合，能够显著提升光催化体系中载流子的利用效率，为开发高效稳定的太阳能制氢材料提供了新思路。该文章第一作者为辽宁大学2023级博士研究生赵宏铭，通讯作者为物理学院范晓星教授、陶然副教授。

 

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2026.140382

 

作者简介

 

第一作者：赵宏铭，辽宁大学物理学院2023级博士研究生。主要研究方向为，半导体光催化材料在光催化分解水和降解气态有机污染物的应用。博士期间以第一作者身份在Journal of Colloid and Interface Science和International Journal of Hydrogen Energy发表论文2篇，申请发明专利4项，授权1项。

 

通讯作者：陶然，副教授，沈阳市拔尖人才，辽宁省青少年科技辅导员协会理事。主要研究方向为半导体异质结纳米纤维材料的制备及其在光电化学领域的研究。主持参与国家省部级课题5项；在Advance science, Chemical Engineering Journal, Journal of colloid and interface science, ACS Sustainable Chemistry & Engineering,Inorganic chemistry frontiers等国际期刊发表SCI论文30余篇；授权国家发明专利15项，转化1项。

 

通讯作者：范晓星，物理学院教授，博士生导师，沈阳市“高层次人才”，辽宁省优秀硕士学位论文指导教师、沈阳市中青年科技创新人才。研究方向为纳米无机能源与环境材料领域。发表SCI论文70余篇，获授权国家发明专利30余项。主持过国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金、辽宁省教育厅基金项目及沈阳市中青年人才项目。获2020年辽宁省科技进步一等奖、2021年和2023年中国节能协会节能减排技术发明奖一等奖。