轨道杂化在光催化与电催化中的研究进展

吕宪伟; 丁信元; 龚家兴; 闫旭焕; 黄大勇; 耿建新; 袁忠勇

物理化学学报 ›› 2026, Vol. 42 ›› Issue (2) : 5 -34.

轨道杂化在光催化与电催化中的研究进展

吕宪伟, 丁信元, 龚家兴, 闫旭焕, 黄大勇, 耿建新, 袁忠勇

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摘要

轨道杂化是调控光、电催化剂性能及能源器件转换效率的重要手段。本文系统综述了轨道杂化在光、电催化领域的研究进展、瓶颈及前景，涵盖其基本定义及典型分类。本文揭示了轨道杂化在调节材料成键效能、本征活性、选择性和稳定性方面的重要作用，综述了轨道杂化在光催化过程(包括光解水、光催化二氧化碳还原、光催化合成氨)和电催化过程(包括电催化析氢析氧、氧还原、二氧化碳还原等)的研究进展，并重点总结了轨道杂化的设计与调控策略(如合金化、元素掺杂、异质结构筑、缺陷工程、配位环境调控等)。最后，本文展望了基于轨道杂化调控催化剂性能所面临的关键挑战及发展前景。总之，轨道杂化为设计高活性、高选择性的光/电催化剂及构筑高效率、可持续的储能器件提供了新思路和新方向。