在光催化水分解中，光催化剂(通常是半导体材料)用于吸收光能并引发水分解反应。当光被光催化剂吸收时，会产生电子-空穴对。激发的电子可以还原水，而空穴可以氧化水。然而，光催化水分解存在一些挑战，主要包括效率低、可见光吸收有限和光催化剂的光腐蚀。因此，人们正在探索各种策略，例如异质结形成、纳米结构设计、助催化剂利用、染料敏化、表面等离子体增强、掺杂和缺陷控制，以解决这些问题并突破效率瓶颈。
尤其是掺杂，已引起广泛关注。多项研究已证明了其功效。例如，Kudo 团队通过金属氧化物改性实现了超过 50% 的表观量子产率 (AQY)。Asahi 等人报道，在 TiO 2中进行氮掺杂，已被证明对缩小带隙和增强光催化活性至关重要。Domen 等人引入了镓和锌氮氧化物 (Ga 1–x Zn x )(N 1–x O x ) 的固溶体用于可见光水分解。Chen 等人探索了通过氢化在 TiO 2纳米相层中引入无序以增强太阳吸收。Takata 等人使用改性的铝掺杂钛酸锶 (SrTiO 3 :Al) 光催化剂实现了整体水分解，外部量子效率高达 96%。
近日，上海交通大学上官文峰教授团队结合国内外重要研究成果，对能带结构、微观结构、缺陷调控、掺杂策略等对光催化活性的影响进行了系统综述。该团队研究将稀土元素掺杂到铋基复合氧化物中，以提高导带底宽，实现可见光全分解水。他们创新性地采用非对称掺杂技术——选择性局部梯度掺杂，可控制掺杂离子的释放，有望为可见光下光催化分解水的新材料探索和能量转化效率提升做出重要贡献。相关研究结果发表在《催化学报》(https://doi.org/10.1016/S1872-2067(23)64637-6)上。
免责声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！
