半导体光催化技术是一种可将太阳光能直接转化为化学能的方法，符合可持续发展的理念，因此备受关注。硫化镉（CdS）作为一种直接带隙半导体，具有2.4eV的带隙，能够有效利用太阳光谱中的可见光，并且导带和价带位置适中，因此在光催化析氢和降解有机物方面具有巨大的优势。然而，利用CdS材料进行光催化还需要解决两个主要问题：光生电子和空穴的分离以及光腐蚀的问题。为了解决这些问题，人们设计了许多基于硫化镉的异质结材料，希望通过异质结界面来提高光生载流子的分离效率。然而，近年来人们发现同质结材料具有异质结材料所不具备的优点，例如合成过程简单，同一材料不同晶相之间晶界结合更加紧密等。最近，北京大学化学与分子工程学院的翟茂林教授和博士研究生赵娜等通过一步辐射还原法成功制备了一系列不同六方晶系（WZ）含量的立方-六方同质结CdS（ZB-WZ）。研究结果表明，在剂量率为60 Gy/min的条件下，合成的CdS材料具有优异的光催化析氢和光催化降解罗丹明性能，并且光催化析氢稳定性可达25小时。该研究成果已发表在国际核心期刊Journal of Materials Chemistry A上（影响因子：9.931）。

通过XRD谱图和Toac曲线分析发现，PVP-capped CdS材料具有WZ相和ZB相，并且随着剂量率的降低，WZ相的含量逐渐增加，带隙逐渐降低。

图3. 不同合成条件下制备的 CdS的SEM图像。（a-e）剂量率分别为7, 60, 120, 200 和 300 Gy/min时，PVP-capped CdS的形貌；（f）剂量率为60 Gy/min时，不含PVP时CdS的形貌。

通过分析材料的HRTEM图像中的晶相分布，研究人员发现，对于较低剂量率的P-CdS-7而言，ZB-WZ同质结既分布于球体的中心也分布于边缘，而随着剂量率的提高，ZB-WZ同质结只分布在球体的表面，中心是ZB相。由于P-CdS-60的WZ相含量相对较高，ZB-WZ同质结又分布在表面，有利于光生载流子体通过相界面进行转移，从而具有最佳的光催化性能。

材料制备过程

配置5 wt% PVP含量的乙二醇/水溶液：将50 ml乙二醇与50 ml水混合均匀，加入5 g PVP，保持在60℃下30分钟，然后冷却至室温备用。

PVP-capped CdS同质结纳米粒子的辐射合成：将1.125 g CdCl2·2.5H2O加入50 mL乙二醇-水(1:1)混合溶剂（含5 wt.% PVP）中，超声处理30分钟直至溶液澄清透明，然后加入1.3 g Na2S2O3·5H2O，再次超声处理30分钟直至溶液澄清透明。通N230分钟以确保完全去除空气中的氧气，然后封管进行辐照，吸收剂量为300 kGy，剂量率分别为7 Gy/min，60 Gy/min，120 Gy/min，200 Gy/min，300 Gy/min。辐照完成后，通过离心分离产物，然后用水和乙醇分别洗涤3次，将产物在60℃真空烘箱中干燥24小时，最后研磨得到黄色固体粉末。

参考文献：
Na Zhao, Jing Peng, Gang Liu, Youwei Zhang, Wanying Lei, Zhibin Yin, Jiuqiang Li, Maolin Zhai, PVP-capped CdS Nanopopcorns with Type-II Homojunctions for Highly Efficient Visible-Light-Driven Organic Pollutant Degradation and Hydrogen Evolution. J. Mater. Chem. A, 2018, DOI:10.1039/C8TA03414A