光催化氧还原反应（ORR）是一种绿色、经济的过氧化氢（H₂O₂）制备方法。金属硫化物In₂S₃因其合适的能带结构和优异的可见光吸收在ORR制备H₂O₂方面具有前景。然而In₂S₃光催化合成H₂O₂效率通常不佳，主要归因于材料中光生载流子的快速衰减以及表面催化位点缺失。例如，In₂S₃表面缺乏O₂分子吸附位点并且容易诱导产物H₂O₂ 发生歧化反应。同济大学化学科学与工程学院徐晓翔教授课题组发展了表面阳离子空位策略改性In₂S₃，实现可见光驱动的高效光催化合成H₂O₂，相关成果近日以“Surface indium vacancies promote photocatalytic H₂O₂ production over In₂S₃”为题发表于《自然·通讯》（Nature Communications）。

研究团队采用乙二醇作为螯合剂，通过一步水热反应在In₂S₃表面构建铟离子空位，获得优异的光催化ORR反应性能。表面铟离子空位在材料禁带中引入浅能级缺陷态，极大地促进了光生电荷的分离，增强了表面对光生电荷的捕获。

此外，表面铟离子空位提供了O₂分子的化学吸附位点，对表面电荷转移过程也有正面作用。

表面铟空位改性的In₂S₃可以实现可见光激发下4.77±0.05mmol·h⁻¹·g_cat.⁻¹的H₂O₂产率，表观量子产率高达7.49%（420 ± 20 nm），并且具有优异的稳定性。这一研究工作为改性金属硫化物光催剂提供了新思路。

徐晓翔教授为论文通讯作者，博士生朱琼为论文第一作者，中国科学技术大学汪伟毅教授、卓之问教授，中国科学院西安光学精密机械研究所李加林研究员，上海理工大学李贵生教授为该研究工作提供了帮助。该研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-65538-w