光催化还原CO₂通过利用太阳能把CO₂转化为高附加值化学品，有望同时解决碳排放和能源短缺的问题，且具有污染小、反应条件温和、耗能低等优点，已成为国际学术界的研究热点。ZnS是一种重要的II-VI族过渡金属硫化物，不仅光生载流子产生的理论效率较高，而且由于其具有相对较负的导带电位而使光生电子具有强还原能力。在水溶液体系中，光催化还原CO₂反应（CO₂RR）和光解水反应（HER）是同时存在的，两个相互竞争的过程。然而，迄今为止，阐明CO₂RR和HER两个竞争反应的光催化选择性机理仍然是一个巨大的挑战。

近日，我校化学化工学院青年教师李盼博士在环境/化工领域国际权威期刊Applied Catalysis B: Environmental （SCI一区，影响因子14.23）上发表题为“Unraveling the selectivity puzzle of H₂ evolution over CO₂ photoreduction using ZnS nanocatalysts with phase junction”（DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119115）的研究论文，原文链接为：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320305300。

 作者选择ZnS作为模型催化剂，构筑了“Sphalerite-Wurtzite”相结，同时研究了水溶液中CO₂RR和HER性能。结合实验结果和理论计算，从动力学（反应物/产物吸脱附）和热力学（氧化还原电势、中间产物的吉布斯自由能改变）两方面深入系统地探讨了两者之间的竞争，揭示了ZnS对HER表现出较高选择性的原因（如上图所示）。该研究成果不仅加深了对水溶液体系中CO₂RR和HER两个竞争反应的理解，同时对今后半导体催化剂光催化还原选择性的调控具有重要指导意义。

上述工作受到中国科学院一带一路项目、国家自然科学基金、商丘师范学院博士启动经费的资助。商丘师范学院化学化工学院以及河南省新能源电池材料工程技术研究中心为本工作的顺利进行提供了设备和资金支持。