近日，聊城大学物理科学与信息工程学院李恒帅课题组运用理论计算方法指导合成出新型功能材料，名为“N原子掺杂石墨碳层包裹的磁性FeCo纳米材料”。相关成果以“Decorating Cd0.9Zn0.1S using magnetic FeCo@ N-doped graphite carbon layer to achieve considerable hydrogen evolution efficiency”（利用N原子掺杂石墨碳层包裹的磁性FeCo纳米材料装饰Cd0.9Zn0.1S来实现高的析氢效率）为题发表在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》（中科院一区，Top期刊，影响因子8.4）。该论文的第一作者为聊城大学物理科学与信息工程学院2022级物理学专业硕士研究生张东，通讯作者为李恒帅，聊城大学为第一署名单位。
N原子掺杂石墨碳层包裹的磁性FeCo纳米材料与其它半导体材料形成异质结的过程中，电子转移机理的解释是一个难点。本文首次提出利用肖特基势垒理论解释这个问题，有效地阐明了电子转移过程的机制。Cd0.9Zn0.1S（CZS）作为一种极具潜力的可见光活化光催化剂，但其受到光激发载流子分离的慢动力学的限制。基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）计算表明，引入掺氮石墨碳（FC@NC）可以有效降低氢的吸附自由能，从而加速CZS的氢反应动力学。在理论预测的支持下，通过沉淀和煅烧成功制备了磁性FC@NC纳米颗粒，然后通过超声自组装和煅烧，再与CZS结合，形成了FC@NC/CZS复合光催化剂。基于实验结果和DFT计算，提出了利用肖特基异质结增强FC@NC/CZS复合材料光催化活性的可能机理。该工作是一个具有代表性的理论指导材料合成的成功案例。
该工作获得了山东省重点研发计划、山东省自然科学基金、山东省高等学校科技计划项目、聊城市重点研发计划、聊城大学高层次人才和博士科研启动基金的支持。
（审核 物理科学与信息工程学院 科技处）