铋基光催化剂在太阳能转换中的合理设计

摘要

作为一种清洁的太阳能转换技术，半导体光催化为应对世界能源危机和环境污染治理提供了重要技术途径。而在不同类型的光催化剂中，铋基材料凭借其特有的晶体结构、可调的能带宽度、多样的化学组成，以及在光催化领域所具有的广泛前景而备受关注。尽管如此，当前关于铋基光催化剂的开发还不够完善，仍需要大量研究和讨论。为了提高铋基材料的催化性能，并克服目前低光利用效率、选择性差和成本高的挑战，对其结构、合成和结构调控方法的全面理解必不可少。因此本文系统论述了在太阳能应用领域，铋基光催化剂的合理设计与最新进展。这篇文章首先概述了多种铋基光催化剂的近期科研动态，包括层状铋化合物、铋元素、BiVO₄、Bi₂S₂和Bi₂O₃等材料。其次，归纳了铋基光催化剂的主要合成方案，并介绍了提高催化活性的结构调控方法。接着，强调了铋基材料在CO₂还原、光解水、N₂固定、NO_X去除、H₂O₂生产以及选择性有机反应等多种领域潜力巨大。此外，文章还深入探讨了用于铋基光催化剂的先进原位分析手段。最后，本综述明确了现存的发展障碍，并预测了铋基光催化剂的未来发展前景。本综述有望为深入理解和合理设计高性能铋基材料提供全面指导，推动环境与能源领域的创新应用，助力实现双碳目标和可持续发展。

关键词

光催化 / 铋 / 异质结 / 电荷分离 / 应用

基金资助

国家自然科学基金(22278169,51973078);; 安徽省高校优秀科研创新团队(2022AH010028);; 安徽省教育厅重大项目(2022AH040068);; 安徽省质量工程项目(2022sx134);; 桂林市创新平台与人才项目(20210102-4);; 桂林漓江学者;; 广西八桂学者