2025年11月30日
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太陽能驅(qū)動的光催化是未來實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)燃料制備和高附加值化學(xué)品生產(chǎn)的有效手段之一。實(shí)現(xiàn)高效實(shí)用光催化技術(shù)的關(guān)鍵是開發(fā)高性能的光催化劑。鹵化物鈣鈦礦家族因具有能級適合、吸光效率高、載流子遷移距離長、組分結(jié)構(gòu)和形貌易于調(diào)控等優(yōu)點(diǎn)而成為一類新型的光催化劑材料。自2016年底起，鹵化物鈣鈦礦光催化劑被廣泛開發(fā)應(yīng)用于光催化產(chǎn)氫、二氧化碳還原和多種有機(jī)合成反應(yīng)，獲得了越來越多的關(guān)注。盡管如此，開發(fā)高性能鹵化物鈣鈦礦光催化劑仍面臨巨大挑戰(zhàn)：（1）強(qiáng)離子特性和易水解引起的不穩(wěn)定性問題和（2）電荷復(fù)合引起的光催化活性不理想問題。近幾年來，許多課題組致力于開發(fā)先進(jìn)有效的策略來解決鹵化物鈣鈦礦光催化劑的穩(wěn)定性和催化活性問題，并取得了令人矚目的成效。
安徽大學(xué)物質(zhì)科學(xué)與信息技術(shù)研究院能源所陳珊副教授與澳大利亞格里菲斯大學(xué)趙惠軍院士、中科院固體物理研究所尹華杰研究員等合作，系統(tǒng)總結(jié)綜述了近年來報(bào)道的鹵化物鈣鈦礦光催化劑穩(wěn)定性和催化活性提高策略（圖1）。該綜述首先總結(jié)了常用的四種穩(wěn)定性提高策略：（1）組分控制；（2）建立界面動態(tài)平衡；（3）選擇合適的光催化反應(yīng)介質(zhì)；（4）采用封裝層技術(shù)。此外，重點(diǎn)介紹了提高鹵化物鈣鈦礦光催化劑活性的六種策略：（1）催化劑尺寸優(yōu)化；（2）異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑；（3）組分控制；（4）摻雜；（5）單原子催化；（6）表面化學(xué)調(diào)控。最后展望了鹵化物鈣鈦礦光催化劑面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇：（1）未來發(fā)展可同步提升穩(wěn)定性和活性的通用策略；（2）深入研究和改進(jìn)已報(bào)道的新興策略，尤其是鈣鈦礦單原子光催化劑，以實(shí)現(xiàn)催化活性大幅提升；（3）借助理論計(jì)算和高端原位表征技術(shù)深入探索鹵化物鈣鈦礦光催化反應(yīng)機(jī)理；（4）拓寬鹵化物鈣鈦礦光催化劑的催化反應(yīng)范圍，實(shí)現(xiàn)燃料和高附加值化學(xué)品的綠色生產(chǎn)。
圖 鹵化物鈣鈦礦光催化劑穩(wěn)定性和催化活性提高策略
該綜述發(fā)表在材料科學(xué)頂級期刊《Advanced Materials》上，陳珊副教授為第一作者，安徽大學(xué)為第一單位。該工作得到了安徽大學(xué)高層次人才啟動基金和國家自然科學(xué)基金的支持。
新聞鏈接：https://www.ahu.edu.cn/2022/0813/c15059a290936/page.htm
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