近期，应用化学教研室王国宏教授、吴新鹤副教授及物理化学教研室刘修凡副教授，在能源光催化制氢领域取得系列研究进展，相关成果相继发表在Journal of Materials Science & Technology（材料科学与工程）、Journal of Colloid And Interface Science（胶体与界面科学）和Journal of Materiomics（硅酸盐学报）等期刊上。
7月，Journal of Materials Science & Technology发表了该团队题为“Investigating the charge transfer mechanism of 1D/2D ZnO/SnIn4S8 S-scheme heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution”（1D/2D ZnO/SnIn4S8型异质结高效光催化析氢的电荷转移机制）的研究论文，论文发表以来SCI被引7次。2023级硕士研究生高藤榞为论文第一作者，王国宏教授和刘修凡副教授为论文通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Journal of Materials Science & Technology是中科院SCI大类一区TOP期刊，最新影响因子14.3。
该研究通过静电纺丝和溶剂热合成策略构建了新型1D/2D ZnO/ZnO/SnIn4S8 S型异质结。ZSIS-0.03复合材料实现了1374.41 μmol·g−1·h−1的氢气析出速率，分别比原始ZnO和SnIn4S8高出2.89倍和8.69倍。飞秒瞬态吸收光谱（fs-TA）、原位光照XPS（ISI-XPS）、电子顺磁共振（EPR）光谱和DFT计算揭示了S型电荷转移动力学机制。此外，晶体轨道哈密顿布居（COHP）分析表明，Sn位点通过最优吸附Sn–O配位键（−ICOHP = 0.31）表现出增强的水吸附能（−0.55 eV），显著促进了电子向吸附水分子的转移。因此，这种独特的1D/2D结构显著增强了光捕获效率，提供了丰富的活性位点。
6月和3月，Journal of Colloid and Interface Science分别发表了该团队题为“Microwave assisted rapid synthesis of TiO2 NFs@COF S-scheme heterojunction photocatalyst for highly efficient photocatalytic hydrogen evolution”（微波辅助快速合成TiO2 NFs@COF S型异质结光催化剂用于高效光催化析氢）和“Sponge-like inorganic-organic S-scheme heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution”（海绵状无机-有机S型异质结高效光催化析氢）的研究论文，2篇论文发表以来，SCI被引分别为16次和29次。2023级硕士研究生高藤榞为论文第一作者，王国宏教授和刘修凡副教授为论文通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Journal of Colloid and Interface Science是中科院SCI大类一区TOP期刊，最新影响因子9.7。
通过在无机半导体表面原位生长COFs来构建无机-有机S型异质结光催化剂展现出巨大潜力。该研究成功开发了一种海绵状TiO2@BTTA S型异质结催化剂，通过在海绵状二氧化钛（ST）表面原位生长共价有机框架（BTTA）实现了紧密接触界面。密度泛函理论（DFT）计算证实，ST@BTTA复合催化剂分别对水和H2分子展现出最佳的吸附和解吸能力。值得注意的是，ST@BTTA-120 S型异质结光催化剂在模拟阳光照射下表现出卓越的制氢速率，分别比原始ST和BTTA高出10.3倍和2.6倍。这种光催化性能的提升归因于太阳能利用效率的提高、比表面积的增大以及ST与BTTA之间界面接触面积的增加。X射线光电子能谱（XPS）和电子自旋共振（ESR）分析进一步验证了ST@BTTA杂化材料中的S型载流子转移机制。
由共价有机框架（COFs）和无机半导体组成的S型异质结在光催化制氢领域已引起广泛关注。但快速制备具有强界面接触的COFs基S型异质结仍是一个重大挑战。该文通过微波加热法合成了一种新型二氧化钛纳米纤维（NFs）/共价有机框架S型异质结。所制备的样品表现出较大的比表面积（SBET）、强的接触界面以及优异的光催化制氢性能。最优复合光催化剂（CT180）实现了58.30 mmol·g−1·h−1的氢气析出速率，分别比纯二氧化钛纳米纤维和苯并咪唑基共价有机框架高出21.35倍和4.17倍，超越了许多已知的异质结光催化剂。此外，通过ISI-XPS、EPR和DFT计算证实了二氧化钛纳米纤维/共价有机框架异质结光催化剂中的S型电荷转移机制。
7月，Applied Surface Science（应用表面科学）发表了该团队题为“Dual roles of MHCNF in microwave-antenna induced synthesis and efficient photogenerated carriers transfer of g-C3N4/TiO2 heterojunction photocatalyst”（MHCNF微波诱导合成g-C3N4/TiO2异质结及光生电荷快速转移机制）的研究论文。2022级硕士研究生杨玉玉为论文第一作者，王国宏教授和刘修凡副教授为论文通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Applied Surface Science为中科院SCI大类二区TOP期刊，最新影响因子6.9。
该研究制备了CNS/MHCNF/二氧化钛（CN-CNF-Tx）全固态Z型异质结光催化剂，并用于水分解制氢。该体系利用多通道中空碳纳米纤维（MHCNF）作为微波天线，在表面产生局域“超热点”，促进石墨相氮化碳与二氧化钛之间的致密接触。MHCNF还可作为电子介质，提供额外的电子传输通道，加速低效载流子的复合，从而形成全固态Z型异质结光催化剂。三元CN-CNF-Tx光催化剂与对照样品相比，表现出显著提升的氢气析出速率（HER）。在太阳光照射下，三元CN-CNF-T5样品的最大HER达到9068 µmol·g−1·h−1，分别比TiO2、CNS、CNF-T和CNF-CN高出8.9倍、3.3倍、3.8倍和1.8倍。
1月，Journal of Materiomics发表了该团队题为“2D/1D CaIn2S4/TiO2 S-scheme heterojunction: In-situ hydrothermal synthesis and enhanced photocatalytic H2 evolution”（2D/1D CaIn2S4/TiO2 S型异质结：原位水热合成与增强光催化H2析出）的研究论文，论文发表以来SCI被引25次，入选ESI 1%高被引论文。2022级硕士研究生周琪为论文第一作者，王国宏教授和吴新鹤副教授为论文通讯作者，湖北师范大学为论文唯一通讯单位。Journal of Materiomics是中科院SCI大类一区TOP期刊，最新影响因子9.7。
该研究通过水热合成法1D TiO2纳米纤维表面原位生长2D CaIn2S4纳米片，形成2D/1D CaIn2S4/TiO2 S型异质结，从而展现出极高的氢气释放速率（约564.66 μmol·g−1·h−1），分别比二氧化钛和硫铟钙高出约3倍和7倍。ISI-XPS、DFT计算以及稳态和瞬态荧光光谱结果表明，硫铟钙与二氧化钛之间形成了S型异质结。
以上工作得到国家自然科学基金（Nos. 22075072和22302061）和湖北省自然科学基金（No. 2023AFB465）的资助。
论文信息：
1. Investigating the charge transfer mechanism of 1D/2D ZnO/SnIn4S8 S-scheme heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution
J. Mater. Sci. Technol., 2026, 251, 241-251.
Tengyuan Gao, Dan Shi, Xiufan Liu*, Xinhe Wu, Guohong Wang*
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.07.006
2. Microwave assisted rapid synthesis of TiO2 NFs@COF S-scheme heterojunction photocatalyst for highly efficient photocatalytic hydrogen evolution
Tengyuan Gao, Xiufan Liu*,Qingshan Feng, Xinhe Wu, Juan Wang, Guohong Wang*
J. Colloid Interface Sci., 2025, 698, 138075
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.137475
3. Sponge-like inorganic-organic S-scheme heterojunction for efficient photocatalytic hydrogen evolution
Tengyuan Gao,Xiufan Liu*,Kai Wang, Juan Wang, Xinhe Wu, Guohong Wang*
J. Colloid Interface Sci., 2025, 692, 137475
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138075
4. Dual roles of MHCNF in microwave-antenna induced synthesis and efficient photogenerated carriers transfer of g-C3N4/TiO2 heterojunction photocatalyst
Appl. Surf. Sci., 2025, 712, 164186
Yuyu Yang, Xiufan Liu*,Qi Zhou, Tengyuan Gao, Xinhe Wu, Guohong Wang*
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2025.164186
5. 2D/1D CaIn2S4/TiO2 S-scheme heterojunction: In-situ hydrothermal synthesis and enhanced photocatalytic H2 evolution
Qi Zhou, Kaijia Zhang, Yaorong Su, Xinhe Wu*, Tengyuan Gao, Guohong Wang*
J. Materiomics, 2025, 11,100987
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jmat.2024.100987
