肖特基/S型复合异质结用于高效CO₂光还原

摘要

<正>大气二氧化碳（CO₂）浓度的持续攀升是我们这个时代面临的重大挑战之一[1,2]。作为化石燃料消耗和工业活动排放的主要温室气体，CO₂导致了全球气候变化、海洋酸化和生态破坏[3,4]。应对这一危机不仅需要减排，还需将CO₂作为碳资源进行价值转化。在各种碳调节策略中，人工光合作用——即利用阳光驱动CO₂和H₂O转化为燃料或高附加值化学品——已成为极具吸引力的解决方案[5,6]。它既能减少排放，又可利用可再生太阳能，并为实现碳循环经济提供路径。然而，尽管经过数十年发展，光催化CO₂还原仍面临根本性瓶颈。传统单组分半导体存在光生电子与空穴快速复合的问题[7,8]。即便是为促进电荷分离而设计的二元异质结，也受困于皮秒-纳秒级的超快电荷转移与微秒-秒级缓慢表面氧化还原动力学之间失配所导致的库仑复合（图1a）。