DOI: 10.1016/j.ijhydene.2022.06.153

设计具有独特结构的半导体光催化剂对于光催化析氢至关重要。水分子的吸附被认为是影响光催化活性的重要环节。与本体水系统相比，吸附在活性位点上的微孔SiO2纳米管内的纳米限制水分子增强了光催化析氢。在此，研究者以静电纺丝纤维膜为模板制备了亲水性多孔SiO2中空纳米管。CuInS2纳米颗粒均匀沉积在多孔SiO2中空纳米管上，形成CuInS2/SiO2复合材料。制备了独特珊瑚结构的CuInS2/SiO2中空纳米管。一系列表征结果表明，CuInS2负载多孔SiO2中空纳米管具有两个优点。一方面，SiO2具有优异的亲水性，可作为微型集水反应器以降低传质阻力。另一方面，SiO2减小了CuInS2的粒径，从而提高了光的利用率，并抑制了电子-空穴的复合。珊瑚状结构的CuInS2/SiO2在可见光照射（λ≥420nm）下的产氢率最高，为367.00μmol/g/h，比CuInS2粉体产氢率高出3.1倍。总之，这项工作提出了一种增强光催化析氢的新方法。

图1.（a）SiO2纳米管，（b）CIS-1，（c）CIS-2，（d）较高放大倍率下的CIS-2，（e）CIS-3，（f）CIS/CNF和（g）CIS粉末的SEM。

图2.（a）CIS-2的TEM、（b）HR-TEM图像，以及（c）Cu、In、S、Si和O化学元素映射分布。

图3.纯CIS和CIS/SiO2复合材料的XRD谱。

图4.（a）SiO2、CIS/SiO2和CIS的N2吸附-解吸等温线，（b）CIS、SiO2、CNF、CIS/CNF和CIS-2的静态接触角。插图，CIS、SiO2、CNF、CIS/CNF和CIS-2的接触角图片。

图5.（a）CIS-2的XPS全扫描光谱，以及原始CIS、CIS-2和SiO2中（b）Cu2p、（c）In3d、（d）S2p和（e）Si2p的高分辨率XPS光谱。

图6.（a）CIS/SiO2、纯CIS和CIS/CNF的UV-vis吸收光谱，（b）CIS/SiO2和纯CIS粉末的瞬态光电流响应，（c）电化学阻抗谱奈奎斯特图，（d）光致发光发射光谱和（e）极化曲线。

图7.（a）CIS/CNF、CIS、CIS/SiO2和CIS+SiO2的光催化制氢活性，（b）反应器中不同剂量CIS-2的光催化制氢活性，（c）CIS-2光催化制氢的可重复使用性。

图8.（a）新鲜和4次循环后CIS-2的XRD图谱，（b）4次循环后CIS-2的SEM。

图9.CIS-2的VB-XPS光谱。