The review summarizes transition metal-based bimetallic MOFs and their derived materials as electrocatalytic materials for the OER. The mechanisms of the OER as probed by DFT calculation andin situcharacterization techniques are also discussed.

Photocatalytic CO2 reduction is an excellent method for the resource utilization of CO2. However, challenges such as inferior product yields and poor selectivity still exist. In this investigation, a novel composite catalyst of S-type heterojunction Ga2S3/CuS was formulated and synthesized using a facile two-step hydrothermal method. The CH4 product yield of 30 wt% Ga2S3/CuS reached 18.8 μmol·g−1·h−1. The reaction pathways were investigated through in-situ DRIFTS and DFT calculations, revealing the internal built-in electric field at the S-type heterojunction induces migration of the Cu atomic d-band center towards the Fermi energy level. The elevation of the Cu d orbital energy levels enables electron contributions from the dxz orbital to facilitate the formation of π* bonds with CO2, thereby promoting the adsorption of both CO2 and intermediate species to produce CH4. This study emphasizes the influence of the intrinsic electric field at the interface on product yield and selectivity.

Designing cost-effective electrocatalysts for water decomposition is crucial for achieving environmental-friendly hydrogen production. A transition metal sulfide/hydroxide electrocatalyst (1T-MoS2/Ni3S2/LDH) with double heterogeneous interfaces was developed through a two-step hydrothermal assisted electrodeposition method. The presence of the two built-in electric fields not only accelerated the charge transfer at the interface, but also enhanced the adsorption of the reactants and intermediate groups, and therefore improved the reaction rate and overall catalytic performance. The results suggest that the 1T-MoS2/Ni3S2/LDH catalysts display exceptional electrocatalytic reactivity. Under alkaline conditions, the overpotential of the electrocatalyst was 187 (η50) mV for OER and 104 (η10) mV for HER. Furthermore, the two-electrode system assembled by the electrocatalyst needs only a voltage of 1.55 V to deliver a current density of 10 mA cm−2. Our result provides a simple and effective methodical approach to the design of dual heterogeneous interfacial electrocatalysts.

Abstract Photocatalytic conversion of CO 2 to methane faces challenges due to the stability of CO 2 , unpredictable intermediates, and complex electron transfer steps. Herein, a spatial In 2 S 3 /In 2 O 3 heterojunction with abundant S vacancies (ISIO(V S )) is obtained through facile Polyvinylpyrrolidone (PVP) treatment to reach a methane yield of 16.52 µmol·g −1 ·h −1 with a selectivity of 95.93%, which is the highest among reported In 2 S 3 and In 2 O 3 based catalysts. The work function ( W f ), differential charge density, and Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM) results confirm that S vacancies strengthen the built‐in electric field (BEF) of In 2 S 3 /In 2 O 3 (ISIO) heterojunctions, improving carrier separation. Density functional theory (DFT) calculations reveal that S vacancies induce electron redistribution, facilitating adsorption and activation of CO 2 and *CO intermediate, thus promoting hydrogenation to yield *CHO. The reaction pathway of photocatalytic CO 2 reduction is revealed by in situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy (DRIFTS) and Gibbs free energy (Δ G ). The S vacancies modify electronic orbitals and the highest occupied molecular orbital (HOMO) of In atom, resulting in a stronger interaction between the catalyst and *CHO, which reduces Δ G *CHO and regulates the selectivity of CH 4 . This study paves a new avenue for the design of photocatalysts with highly selective reduction of CO 2 to CH 4 through defect engineering.

Phase engineering is an emerging strategy for tuning the electronic structure by manipulating atomic configuration and accumulating the carrier transfer, making it important in the field of photocatalysis. In this paper, Cu1.8S@phase junction CdS is successfully synthesized. Phase junction CdS (HCC) exhibits band bending to optimize the separation and transfer of photogenerated carriers. The introduction of plasmonic Cu1.8S not only endows CdS with a broad photoresponse ability to the near-infrared (NIR) light region and a photothermal effect but also forms the p-n junction to further accelerate the carrier separation rate. The synergistic effect of phase junction and p-n junction realizes an excellent photocatalytic hydrogen activity in the full spectrum. Cu1.8S@HCC exhibits an H2 production rate of 3.7 mmol·g−1·h−1 and 374 μmol·g−1·h−1 under Visible (Vis)-light (780 ≥ λ ≥ 420 nm) and NIR light (λ ≥ 780 nm) illumination, which is 31 times and 9 times higher than the Vis-light driven photocatalytic H2 rate of cubic CdS and HCC. Importantly, through detailed characterization and density functional theory (DFT) calculations, the migration pathway of charge carriers and the reactive active site in multiple interfaces are determined. This work presents an exploitation of advanced photocatalysts in multiple phases for excellent solar energy conversion.