DOI: 10.1016/j.apcatb.2022.121788

人工光合作用为将太阳能转化为环境友好型H2O2提供了一种很有前景的策略。在此，通过氧分子还原实现了稳健的光催化H2O2生成，H2O2产率高达873μmol/L/h。该光催化剂是通过在TiO2纳米纤维上原位化学气相沉积N,S共掺杂石墨烯制备而成的。由于具有大面积的紧密界面接触和肖特基结，该复合材料的H2O2产率比原始TiO2提高了8倍。实验结果和密度泛函理论计算表明，掺杂的N和S原子之间的强协同效应提供了丰富的活性位点，以促进电子转移和O2分子吸附，并通过抑制H2O2的吸附来阻止形成的H2O2的分解。总之，这项工作不仅提供了一种在光催化剂和助催化剂之间建立紧密接触的新方法，而且还开发了一种用于产生H2O2的高效光催化剂。

图1.TiO2@N,S共掺杂石墨烯的合成工艺示意图。

图2.（a）TNS的FESEM图像；（b）TNS的TEM图像；（c）TNS的HRTEM图像；（d）TNS的扫描透射电子显微镜（STEM）图像，以及Ti、O、C、N和S的相应EDX元素映射。

图3.（a）T、TS、TN、TNS和NSG的XRD图谱；（b）T、TS、TN和TNS的拉曼光谱；（c）（b）中右侧虚线框的放大图；（d）T、TS、TN和TNS的氮气吸附-解吸等温线和孔径分布曲线（插图）。

图4.（a）裸TiO2、TS、TN和TNS光催化生成H2O2的比较；（b）PHP（光催化H2O2生成）的形成速率常数（Kf）和分解速率常数（Kd）；（c）光照射下所制备样品上H2O2的光催化降解曲线；（d）T、TS、TN和TNS光催化H2O2生成的循环稳定性。

图5.（a）样品的光电流密度曲线和（b）EIS光谱。插图为等效电路模型。（c）样品的PL光谱和（d）时间分辨PL光谱。

图6.样品中（a）Ti2p、（b）O1s、（c）N1s和（d）S2p的ISI-XPS光谱。

图7.（a）样品的Zeta电位；（b）样品的CPD光谱。

图8.TNS光催化H2O2生成的机理示意图。Φ：功函数；EF：费米能级；Evac：真空能量；Ec：导带；Ev：价带。（a）接触前、（b）接触后和（c）光照下。

图9.（a）TNS的活性物种捕获实验；（b）DMPO-•OH在T和TNS水分散体中的EPR图谱；（c）DMPO-•O2-在T和TNS甲醇分散体中的EPR光谱。

图10.不同转速下（a）TiO2和（b）TNS在pH=7的O2饱和缓冲溶液中的LSV；（c）在pH=7的缓冲溶液中通过RDE测量获得的数据的Koutecky-Levich图。

图11.O2分子吸附在G-C、NG-N、SG-S、NSG-N和NSG-S位点上的顶视图。