光催化

光催化是一种绿色、高效的催化反应，但其大规模应用受到有限的催化位点和光生载流子容易复合等因素的限制。

本文展示并讨论了课题组近期在单原子催化领域和光催化领域的进展，并展望了其未来的发展空间。

近日，清华大学陈晨教授与彭卿教授合作发表AMR述评文章“Design,Synthesis,andApplicationsofAtomicallyPrecisePhotocatalysts”，展示并讨论了课题组近期在单原子催化领域和光催化领域的进展，并展望了其未来的发展空间。

当前CPPs光催化领域最值得探讨的前沿话题，是如何将孔道的功能从静态的限域孔道反应场所升级为能动态识别、预组织、稳定反应物与中间体的智能化仿生催化界面。

选择专注于共轭多孔聚合物（CPPs）用于光催化有机合成这一领域，核心动因在于其分子级可设计性为解决光催化领域的长期挑战提供了理想平台。

1、光催化材料能带结构调控与人工光合作用。

尽管基于MHPs的异质结光催化剂已被广泛研究并取得重要成果，但MHPs异质结在光催化领域的研究仍处于初步阶段，未来仍需解决若干挑战性问题。

由于具有温和的反应条件和清洁的太阳能输入等优点，半导体光催化技术在解决环境问题和能源危机方面展现出巨大潜力。

2.1异质结光催化剂的基本原理

2.2基于MHPs的异质结光催化剂的类别

2.3基于MHPs的异质结光催化剂的构建策略

3.1基于MHPs的异质结光催化H₂生成

3.2基于MHPs的异质结光催化CO₂还原

3.3基于MHPs的异质结光催化降解有机污染物

为了开发具有丰富性能的基于MHPs的异质结光催化剂，上述策略通常协同结合。

例如，由于阶梯状能带结构，Cs₃Bi₂Br₉/CdS异质结的光催化C(sp3)-H转化活性远高于裸Cs₃Bi₂Br₉和CdS，经DFT计算得到验证。

基于MHPs的异质结光催化剂的常用制备方法可总结为以下四类。

总体而言，异质结光催化剂主要包括五种典型类别，即：(i)肖特基结，(ii)I型，(iii)II型，(iv)Z型和(v)S型。

显然，由于还原和氧化反应均发生在带隙较窄的PCI上，光生电子–空穴对的有效空间分离无法实现，异质结光催化剂的氧化还原电位会降低。

3.4基于MHPs的异质结光催化有机合成

Abdukayum等报道了一种无铅MHPs基异质结光催化剂Cs₂AgBiI₆/g-C₃N₄用于RhB降解，其性能较单一Cs₂AgBiI₆提升了1.3倍。

C(sp3)-H键活化的II型异质结：Li等通过配体辅助重沉淀法制备了一系列CsPbBr₃/TiO₂II型异质结光催化剂，用于以甲苯为底物的芳香族C(sp3)-H键转化。

不同光催化体系(悬浮催化剂、疏水SSPM、亲水SSPM)的(b)H₂O₂分解速率和(c)H₂O₂累积产量。

近年来，光催化剂材料的光利用率和催化性能都得到极大提升，但现有光催化体系的实际应用仍面临一定挑战。

IISSPM的光催化产H₂O₂性能

氧气的高效供应是保障光催化产H₂O₂的重要前提。