p Nanomateriais de sulfeto quaternário à base de cobre, especialmente para Cu-Zn-In-S (CZIS) e Cu-Zn-Ga-S (CZGS), que consistem em elementos não tóxicos são candidatos atraentes para a produção de hidrogênio fotocatalítico solar devido ao seu bandgap sintonizável, boa estabilidade química e térmica, benignidade ambiental, e síntese fácil a partir de materiais de partida abundantes e baratos. Infelizmente, a baixa condutividade elétrica, A rápida taxa de recombinação de elétrons fotogerados e lacunas, bem como os sítios ativos de superfície menos acessíveis, limitaram muito seu desempenho fotocatalítico. p Recentemente, o grupo de pesquisa liderado pelo Prof. YU Shuhong da Universidade de Ciência e Tecnologia da China projetou um método coloidal simples para sintetizar nanocelts CZIS wurtzita cristalino único, bem como os nanobelts de Wurtzite CZGS monocristalinos assistidos com oleilamina e 1-dodecanotiol. O artigo de pesquisa intitulado "Nanobelts de sulfeto quaternário monocristalino para conversão solar em hidrogênio eficiente, "foi publicado em Nature Communications em 15 de outubro.

p Os pesquisadores primeiro usaram o cálculo da teoria funcional da densidade do primeiro princípio (DFT) para explorar a energia de Gibbs da reação (ΔGH) de (0001), (1010), e (1011) facetas de wurtzite CZIS. Os resultados do cálculo mostraram que a faceta (0001) tinha a menor força de ligação ao hidrogênio atômico. Seguindo o princípio Bell-Evans-Polanyi, os pesquisadores esperavam que a faceta (0001) fosse a superfície mais favorável para a produção de hidrogênio fotocatalítico no CZIS.

p Os pesquisadores, então, desenvolveram um método coloidal simples para sintetizar nanocelts CZIS de wurtzite cristalino único (NBs), expondo a faceta (0001), bem como a wurtzita monocristalina CZGS NBs com a faceta exposta (0001) assistida com oleilamina e 1-dodecanotiol. Os fotocatalisadores nanocatalisadores preparados mostram excelentes desempenhos fotocatalíticos dependentes da composição, para nanocaixas CZIS e CZGS sob irradiação de luz visível (λ> 420 nm) sem cocatalisador.

p Este trabalho mostra a importância da engenharia de superfície do fotocatalisador de sulfeto quaternário para obter um melhor desempenho. Este método de projeto de fotocatalisador pode ser explorado para outros sistemas de materiais semicondutores, permitindo assim novos fotocatalisadores que usam os elementos de baixo custo para catalisar reações especiais de forma eficiente.