理论视角下金属氧化物光催化材料中的电荷分离和转移

半导体光催化分解水是解决能源和环境问题，生产清洁可再生能源的可行且有效的技术之一。目前研究人员致力于提高太阳能转换效率，以期早日进入应用。

在多相光催化中，光生电荷分离和转移被认为是控制太阳能转换效率的关键步骤之一。多种实验策略已用于提高这一过程的效率，如制备异质结/异相结结构、精细调控光催化剂的表面结构和负载合适助催化剂等，各种时间和空间分辨光谱技术用于研究材料的电荷动力学机制。

近年来，随着高性能计算机和电子结构理论和方法的发展，基于密度泛函理论的第一性原理计算被广泛应用于研究光催化材料表界面性质、反应微观机制和光诱导电荷动力学等方面的探索。

近日，大连大学周新教授等研究人员从理论角度综述了金属氧化物光催化材料中电荷分离与转移的最新研究进展。

该综述从提高材料光催化性能角度出发，介绍了研究光催化材料各种物理化学性质的常用理论和计算方法。

讨论了控制半导体尺寸和形貌对光催化材料体相和表面的电荷迁移率的影响、构建异相结以促进界面电荷转移的微观机理、助催化剂在复合光催化体系中的作用。

并从计算材料设计和对构效关系的理论认识出发，展望了光催化分解水材料的理论研究所面临的机遇和挑战。

相关结果发表在ChemCatChem上，DOI: 10.1002/cctc.201900567

原文链接如下：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900567