二维材料组装构成的范德华异质结由于具有高效的电子耦合、电子空穴对分离、电荷转移、低能垒、可调控带隙等性质近来引起极大的研究兴趣。
西北工业大学黄维院士和新加坡南洋理工大学陈鹏教授团队首次展示了新型的0维/2维范德华异质结，其具有优异的光电解水性能，且易于规模化量产。
该异质结基于0维的石墨烯量子点和2维的石墨烯片。研究团队首先采用结构最简单最便宜的多环芳烃（萘）作为石墨烯量子点的前驱体，以先硝化后水热的方法自下而上地高效合成单杂元素或多元素参杂石墨烯量子点。
然后利用其两亲性的特点将石墨烯量子点作为表面活性剂和插层剂，通过溶液超声石墨粉，简捷快速地剥离出均匀单层的石墨烯纳米片。
石墨烯量子点通过π-π相互作用力吸附于石墨烯片表面从而形成0维/2维范德华异质结。
DFT计算详细揭示了石墨烯量子点的合成机理，以及0维/2维范德华异质结的态密度、肖特基势垒、电荷密度分布。
氮硫掺杂的石墨烯量子点具有较窄的带隙可促进吸光，极低的肖特基势垒有利于光生电荷的分离及转移，显著的表面电荷重排和丰富的表面活性位点都有利于极大地提高光电解水的催化性能。
另外，全碳的0维/2维范德华异质结催化剂有很高的稳定性，拥有实际应用前景。
这一新型可大量制备的范德华异质结具有广泛的应用前景，比如新型光电器件。
低成本量产石墨烯量子点，并同时实现杂原子参杂改性，对这一新型零维纳米碳材料的广泛实际应用提供了可能。
同时，这一工作也为方便地高效地制备单层纯石墨烯片提供了全新的方法。
解析：采用基于萘原料先硝化和水热的方法制备石墨烯量子点，大小在5.62nm左右，多数基本在单层和双层的厚度，荧光最佳发射546nm。
解析：采用最简单便宜的多环芳烃（萘）作为原料，先硝化后水热合成石墨烯量子点的机理是基于二硝基萘脱氢脱硝后使分子逐步融合。
解析：掺氮掺硫掺氮硫的石墨烯量子点由于掺杂元素的给电子效应，使得荧光红移，带隙收窄，吸光增强。
解析：石墨烯量子点可以作为两亲性表面活性剂和插层剂剥离石墨烯，形成的0维/2维范德华异质结具有良好的光生电子空穴对分离作用，其中掺氮硫的石墨烯量子点/石墨烯催化剂具有最优异的光电流、电荷传导和光电解水性能。
解析：掺氮硫的石墨烯量子点/石墨烯范德华异质结具有最低的肖特基势垒，最强的电子耦合，以及最显著的电荷重新排布。
解析：掺氮硫的石墨烯量子点/石墨烯范德华异质结催化剂具有逐渐增强促进的光生电流和电生电流，揭示了光催化和电催化的协同促进作用。
西北工业大学黄维院士和新加坡南洋理工大学陈鹏教授为共同通讯作者。黄维院士是高分子及纳米光电材料领域的领军人物。新加坡南洋理工大学陈鹏教授是石墨烯材料（包括石墨烯量子点）在生物医疗和能源应用研究领域的杰出研究者。此项工作以“van der Waals Heterojunction between Bottom-Up Grown Doped Graphene Quantum Dot and Graphene for Photoelectrochemical Water Splitting”为题发表在ACS Nano期刊
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