利用原子级原理优化超薄二维（2D）异质结构上的电荷转移是缓解能源和环境危机的新兴前沿领域。基于此，福州大学于岩教授和庄赞勇副教授（共同通讯作者）等人报道了一种简便的“拓扑-原子-提取”方案，即从超薄半晶胞ZnIn₂S₄（HZIS）中选择性提取Zn可以将薄In₂O₃域嵌入到1.60 nm厚的HZIS层中，从而形成原子级薄的平面内In₂O₃/HZIS异质结。

由于电荷分离的最佳距离和能力，平面内In₂O₃/HZIS异质结是最好的基于ZnIn₂S₄的CO₂还原反应（CRR）光催化剂之一。与平面外ZIS@In₂O₃和平面外In₂O₃-HZIS_calcined异质结相比，平面内In₂O₃/HZIS异质结的CO生成速率高出了6.8倍和128倍。

密度泛函理论（DFT）计算结果表明，平面外异质结构的∆q值较小，为0.2-0.25 e，而平面内“零距离接触”异质结的最佳∆q值为1.05 e，从而导致异质结平面内的界面电荷重分布，并产生局限于超薄层内部的局域电场。在S-型光催化体系中，电荷再分配有效地引导了电荷-载流子的分离，赋予了具有CRR活性的HZIS长寿命载流子。该研究结果表明，工程原子级异质结对于高效的催化剂设计具有很强的通用性。

Thin In-Plane In₂O₃/ZnIn₂S₄ Heterostructure Formed by Topological-Atom-Extraction: Optimal Distance and Charge Transfer for Effective CO₂ Photoreduction. Small, 2022, DOI: 10.1002/smll.202201668.

https://doi.org/10.1002/smll.202201668.