氧化物钙钛矿的光催化研究进展:CO_2还原、水裂解、固氮（英文）

在寻求可再生能源供应及解决环境问题的迫切需求下,光电、光催化、电催化等领域中多种技术被开发以解决这一迫切问题。其中,光催化技术因其可将清洁太阳能转化为化学燃料的优越能力而备受关注。在层出不穷的光催化材料中,具有阳离子可替代性的钙钛矿氧化物(ABO_3)在电子信息、太阳能电池和光催化等领域具有极大的潜力。由于这类材料具有活性高、成本低、稳定性好、结构易调控等独特性能,钙钛矿氧化物光催化剂在水分解、二氧化碳还原转化、固氮等方面取得了广泛的应用。本文综述了光催化的结构与合成方法,重点介绍了光催化的应用,最后展望了光催化的未来发展前景。     

纳米SiC基光催化剂研究进展

工业化无疑促进了经济的发展,提高了生活水平,但也导致了一些问题,包括能源危机、环境污染、全球变暖等, 其中这些所产生问题主要是由燃烧煤炭、石油和天然气等化石燃料引起的。光催化技术具有利用太阳能将二氧化碳转化为碳氢化合物燃料、从水中制氢、降解污染物等优点,从而在解决能源危机的同时避免环境污染,因此被认为是解决这些问题的最有潜力的技术之一。在各种光催化剂中,碳化硅(SiC)由于其优良的电学性能和光电化学性质,在光催化、光电催化、电催化等领域具有广阔的应用前景。本文首先系统地阐述了各种SiC的合成方法,具体包括模板生长法、溶胶凝胶法、有机前驱物热解法、溶剂热合成法、电弧放电法,碳热还原法和静电纺丝等方法。然后详细地总结了提升SiC光催化活性的各种改性策略,如元素掺杂、构建Z型(S型)体系、负载助催化剂、可见光敏化、构建半导体异质结、负载炭材料、构建纳米结构等。最后重点论述了半导体的光催化机理以及SiC复合物在光催化产氢、污染物降解和CO₂还原等领域的应用研究进展,并提出了前景展望。     

共价有机框架材料在光催化CO2还原中的应用

全球范围内化石燃料的大量消耗导致了能源危机,同时其所排放的CO₂等温室气体使环境问题日渐突出。将CO₂等废气进一步转化为高附加值燃料是解决能源与环境问题的理想方案。利用取之不尽的太阳能作为能源实现光催化CO₂还原为能源化合物被认为是有效解决此问题的最佳途径之一。共价有机框架材料(COFs)是一类新型晶态多孔有机聚合物材料,具有结构稳定性、可设计性和结构多样化的特征,因此在光催化CO₂还原领域表现出了巨大潜力。本文概述了近年来COFs在光催化CO₂还原领域中的催化应用研究进展,包括引入不同金属离子提供活性位点、增加光敏性官能团提高其对可见光利用率等方法。最后对以COFs材料为光催化CO₂还原催化剂的研究进行了总结和展望,我们认为更进一步的新材料合成、修饰与催化机理研究仍是前景广阔的研究领域。     

用于光催化全解水的二维高分子材料研究进展

通过仿生光合作用将太阳能转化为可储存、可运输的化学燃料是解决全球能源危机和环境问题的有效途径之一。高分子半导体因其电子结构可以简单地从分子水平上进行调控和设计,近几年来在光催化领域展现出广阔的应用前景。由于具有二维平面结构的共轭高分子半导体具有大的比表面积、丰富的表面活性位点和高效的光生电子/空穴分离能力,并且可以方便地形成异质结构等独特的性质,其在光催化分解水领域的应用逐渐引人关注。本文重点介绍了二维高分子半导体在光催化全解水领域的最新研究进展,着重讨论了目前用于调控二维高分子材料能带结构和表面活性位点的方法,并展望二维高分子材料在光催化全解水研究中所存在的机遇和挑战。     

液体燃料催化氧化脱硫

随着世界清洁燃料中含硫标准的不断提高，传统的加氢除硫方法面临的问题也更加严峻。在近年发展起来的非传统除硫新技术中，催化氧化脱硫技术的研究进展较快。本文介绍了催化氧化脱硫法这一新技术的理论基础及其基本原则，重点概述了近年来在液体燃料催化氧化法脱硫从而获得清洁燃料这一研究领域所取得的最新成果，并对该领域研究的发展方向进行了展望。     

分子筛在光催化中的应用*

以太阳能利用为背景光解水制H₂及由此开辟的光催化研究领域日益受到重视。分子筛在催化、吸附、分离等领域早已有广泛应用,而在光催化中的应用近10年来也已成为光催化领域中的一个热点。本文就分子筛光催化剂的优点,在光催化中应用的意义、研究现状和前景作了介绍和分析。     

单原子催化剂在光催化二氧化碳还原中的研究进展

通过光催化技术将二氧化碳转化成增值的含碳化学品或燃料是解决能源危机和温室效应的一种可持续性方法. 开发高效、 廉价及高稳定性的光催化剂是提高光催化二氧化碳还原(CO₂RR)效率所面临的一大挑战. 单原子催化剂由于具有原子利用率高及电子环境可调等特性而在催化领域被广泛研究. 在光催化二氧化碳还原中, 金属单原子的加入不仅可调节光催化剂的能带结构及吸光性能等物理性质, 还可以有效提高其光生电荷转移效率, 并为研究光催化反应机理提供理想的平台. 近年来, 单原子光催化剂在二氧化碳还原领域的研究发展迅速. 本文综合评述了单原子催化剂在光还原二氧化碳反应中的研究进展, 介绍了不同载体的单原子催化剂的典型研究成果, 并展望了未来的研究趋势.     

太阳能光催化制氢研究进展*

由于化石燃料本身的不可持续性,以及燃烧化石燃料释放的大量CO₂ 产生的温室效应、环境污染等严重的全球性问题,构建洁净的、环境友好的、非化石燃料的、可再生新能源体系,已经成为世界各国高度关注的焦点和重大战略。太阳能由于其取之不竭、洁净无污染、可再生等优点,必将在未来的新能源开发中占据举足轻重的地位。而氢能具有高燃烧值、燃烧产物是水因此无环境污染等优点,因此,利用自然界丰富的太阳能光催化制氢作为可持续发展的新能源途径之一,正日益受到国际社会的高度关注。本文简要综述了近年来这一研究领域的一些重要进展,总结了本课题组在半导体光催化制氢研究方面所取得的最新结果,并对太阳能光催化制氢的未来发展进行展望。     

光催化：电子的奇妙之旅

半导体光催化技术可以利用太阳能光催化分解水制备氢气和降解有机污染物以解决能源问题和环境污染问题,并且具有反应低能耗、低温深度反应和反应具有光谱性等优点,是解决环境和能源问题领域中最具有应用前景的新技术之一。本文通过将半导体光生电子拟人化,以电子先生的旅游视角介绍了光催化反应中电荷的转移过程,介绍了光催化技术在制氢和降解有机污染物领域中的应用。     

无机氧化剂在光催化氧化技术中的应用

光催化氧化作为高级氧化技术的一种在环境保护领域具有重要的应用前景。就目前而言,量子效率低、反应速度慢等缺点制约了光催化氧化的应用。投加无机氧化剂能够通过抑制空穴电子对的复合及产生其它氧化物种等方式强化光催化、提高光催化效率,推进光催化在实际中应用的进程。本文较详细地阐述了不同无机氧化剂强化光催化的机理、研究进展,并对无机氧化剂在光催化氧化中的应用前景进行展望。