This communication presents our recent results that the activity of photocatalytic H2 production can be significantly enhanced when a small amount of MoS2 is loaded on CdS as cocatalyst. The MoS2/CdS catalysts show high rate of H2 evolution from photocatalytic re-forming of lactic acid under visible light irradiation. The rate of H2 evolution on CdS is increased by up to 36 times when loaded with only 0.2 wt % of MoS2, and the activity of MoS2/CdS is even higher than those of the CdS photocatalysts loaded with different noble metals, such as Pt, Ru, Rh, Pd, and Au. The junction formed between MoS2 and CdS and the excellent H2 activation property of MoS2 are supposed to be responsible for the enhanced photocatalytic activity of MoS2/CdS.

To efficiently convert solar energy into chemical energy by artificial photosynthesis, we need to develop visible-light-responsive photocatalysts with a high quantum efficiency (QE). Here we report that an artificial photocatalyst (Pt–PdS/CdS) can achieve a QE up to 93% in photocatalytic H2 production in the presence of sacrificial reagents under visible light irradiation, and is very stable under the photocatalytic reaction conditions. The extremely high QE could be achieved by loading as low as 0.30 wt% of Pt and 0.13 wt% of PdS as cocatalysts on CdS.

Photocatalytic H2 production on MoS2/CdS photocatalysts in the presence of different sacrificial reagents under visible light (λ > 420 nm) has been investigated. The transformation process of the Mo species loaded on CdS, together with the junctions formed between MoS2 and CdS, was clearly demonstrated with X-ray photoelectron spectroscopy and transmission electron microscopy. Photocatalytic H2 evolution was optimized for MoS2/CdS catalysts. The 0.2 wt % MoS2/CdS catalyst calcined at 573 K achieves the highest overall activity for H2 evolution, and the 0.2 wt % MoS2/CdS catalyst demonstrates even higher activity than the 0.2 wt % Pt/CdS, irrespective of different sacrificial reagents used. The junctions formed between MoS2 and CdS play an important role in enhancing the photocatalytic activity of MoS2/CdS catalysts. Electrochemical measurements indicate that MoS2 is an excellent H2 evolution catalyst, which is another very important factor responsible for the enhancement of the photocatalytic activity of MoS2/CdS catalysts.

WS2/CdS photocatalysts with different amounts of WS2 cocatalyst are prepared by loading WS2 on CdS with an impregnation–sulfidation approach. The transformation process of the tungsten species loaded on CdS together with the junctions formed between WS2 and CdS are clearly demonstrated with X-ray photoelectron spectroscopy and transmission electron microscopy. Photocatalytic H2 production on WS2/CdS catalysts under visible light (λ > 420 nm) shows that WS2 cocatalyst plays a crucial role in H2 production. Under optimum conditions, the rate of H2 evolution can be increased by up to 28 times when CdS was loaded with only 1.0 wt % WS2, and WS2 demonstrates a catalytic performance comparable or even superior to those of noble metals. Photocatalytic reaction results and electrochemical measurements indicate that the significantly enhanced H2 evolution of WS2/CdS catalyst mainly owns to the junctions formed between WS2 and CdS and the excellent performance of WS2 as a cocatalyst in catalyzing H2 evolution.

Porous films of p-type CuInS2, prepared by sulfurization of electrodeposited metals, are surface-modified with thin layers of CdS and TiO2. This specific porous electrode evolved H2 from photoelectrochemical water reduction under simulated sunlight. Modification with thin n-type CdS and TiO2 layers significantly increased the cathodic photocurrent and onset potential through the formation of a p-n junction on the surface. The modified photocathodes showed a relatively high efficiency and stable H2 production under the present reaction conditions.

The marriage between the boron (B) element and π-conjugated structures endowed organic π-conjugated polymers (OCPs) with intriguing structures and properties. Herein, we report the first example of cationic boronium based polythiophene networks. New boronium monomers were readily accessed by the strong Lewis acid–base coordination between thienylborane and 2,2′-bipyridine. Subsequent counteranion exchange reactions gave the B-monomers various counteranions. Polycondensation between the monomers and distannylated oligothiophenes further afforded cationic B-polythiophene networks. The results showed that the solid-state networks exhibited better controlled and stable chemical structures, in particular the uniform chemical environment of the cationic B-center that was still not addressed in the literature. The theoretical and experimental results further suggested that the nonplanar boronium-bipyridine structures endowed the networks with strong intramolecular charge separation characteristics, which is the advantage of the photocatalytic process. As a proof of concept, the networks were applied as photocatalysts in the application of visible light-driven hydrogen evolution. Compared with the previous polythiophene (HER: 0.1 μmol·h–1·g–1) and BN-cross-linked polythiophene network (HER: 11 μmol·h–1·g–1), the new boronium networks exhibited higher H2 evolution rates (HER: 96 μmol·h–1·g–1 for P1c, 279 μmol·h–1·g–1 for P2c, and 186 μmol·h–1·g–1 for P3c) where the HERs are highly dependent on the counteranions. Overall, our studies provided a new design strategy of ionic B-OCPs with intriguing structures and properties.