半导体基太阳能-化学能转化是解决能源短缺与环境污染双重难题的重要途径，而异质结结构设计作为提升光催化性能的核心策略，可通过构建内置电场，有效促进光生电荷的分离与定向传输，为光催化技术的实际应用奠定基础。然而，实际制备过程中，异质结材料普遍存在晶格失配与界面无序问题，易形成电荷陷阱，这一短板严重阻碍了电荷迁移效率，制约了光催化性能的进一步提升。

针对上述关键技术瓶颈，应化实验221班本科生李响同学自大二起，主动加入化学与分子工程学院王德宝、于贵阳老师课题组开展科研工作。课题组聚焦异质结材料的界面优化与性能提升，设计了以ReS2对ZnIn₂S₄（ZIS）材料进行修饰的技术方案，通过系统探索材料合成条件，以两步水热法成功制备出具有紧密异质界面的ReS2/ZIS复合体系，并通过系列实验深入研究了ReS2修饰对ZIS光催化性能的调控作用及内在机制。

图1. ReS2/ZIS材料的制备流程图

低温EPR和刻蚀XPS表征证明ReS2和ZIS界面处存在低价态的Re中心（Re(4-δ)+），作为界面电荷传输媒介，Re(4-δ)+的存在有效降低了电荷在界面处传输阻力；光照条件下，ZIS激发产生的自由电子会优先注入到Re原子的d轨道中，原位XPS能谱中Re(4-δ)+的比例增加。

图2. ReS2/ZIS材料的(a) Re 4f 刻蚀XPS能谱图, (b)低温EPR图, (c)原位光照下Re 4f XPS能谱图, (d) 界面Re(4−δ)+示意图

Re(4−δ)+原子的d轨道电子占据程度显著提高，为后续电荷向ReS₂迁移提供了较大的电势差。含Re(4−δ)+的界面构建了定向电荷传输通道，显著提升了载流子动力学性能。这种梯度式电荷传输通道可有效抑制电子回流，降低光生载流子复合概率。因此，优化后的ReS2/ZIS复合材料在胺类光催化氧化反应中表现出优异性能，其转化率达到22.84 mmol·gcat⁻¹·h⁻¹，是报道时ReS2基异质结材料的光催化胺类氧化最高的反应效率。

图3. (a) ZIS和ReS2/ZIS材料的光催化苯胺转化率, (b)多种半导体材料的苯胺氧化性能对比图, (c)加入不同牺牲试剂后反应性能对比图, (d)光催化苯胺氧化耦合反应机理示意图

相关研究以《Photoinduced metastable-charging of d-orbital electrons of Re centers enhances interfacial charge migration behavior for efficient coupling conversion》为题近期发表在中科院二区期刊Journal of Materials Chemistry A (J. Mater. Chem. A 2026, DOI: 10.1039/d5ta08381h)上，文章的第一作者是应化实验221本科生李响，该研究得到了国家自然科学基金及省级大学生创新训练计划项目的资助。

近年来，化学院深入实施本科生学业导师制，着力强化科研启蒙与能力培养，持续激发本科生投身科研的热情与动力。依托该制度，学院不仅产出多项高质量本科生科研成果，扎实推进创新型本科人才培养工作，更为学校自然指数（Nature Index）排名提升贡献了重要力量。

作者简介：李响，应化实验221班学习委员，曾获国家励志奖学金、二等英才奖学金等，获全国大学生生命科学竞赛国家级三等奖、全国大学生数学建模竞赛省级一等奖，累计获得省级及以上奖励十余项；以参与发表SCI论文2篇。（一身：于贵阳、李响；二审：王森；三审：胡志强）