【综述】陈士夫教授课题组近期在光催化研究方面的进展

来源：X一MOL资讯

近期淮北师范大学陈士夫教授课题组在Applied Surface Science上发表了一篇展望文章。此篇文章主要包括以下三方面的工作：

（1）建立了Z-scheme转移的判断模型。该模型为Z-scheme转移机制提供了直接的证据和判断的方法，实现了复合光催化剂Z-scheme转移和band-band转移机制的有效判别，对构建具有强氧化和还原能力的光催化剂具有普遍性的指导意义。该模型被后来诸多的工作证实具有普适性，为指导设计高效异质结可见光催化剂提供了新思路。该工作代表性论文包括：Dalton Trans., 2013, 42, 10759-10768, DOI: 10.1039/C3DT50699A；Appl. Catal. B Environ., 2014, 150-151, 564-573, DOI: 10.1016/j.apcatb.2013.12.053

图1. 光生载流子的两种迁移机制（以WO3/g-C3N4为例）

（2）提出了相对p-n结理论。该理论不仅可以判断异质结光催化剂中光生电荷载流子的迁移类型（band-band转移还是Z-scheme转移），而且揭示了异质结光催化剂中光生电荷载流子迁移的内生动力。该理论对揭示其它复合光催化剂如贵金属负载、阴阳离子掺杂等等复合光催化剂中光生电荷载流子迁移动力提供了有益的借鉴。该工作代表性论文包括：J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 15409-15420, DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b03753；J. Phys. Chem. C, 2018, 122, 26326-26336, DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b07524（封面文章）

图2. 相对p-n结理论示意图

（3）提出了光生电子和空穴全利用的新策略。该策略的科学意义在于不仅同步实现了同一体系中光生空穴氧化芳香醇为芳香醛、光生电子还原硝基苯为苯胺的两个独立反应的耦合，为有机物的选择性氧化和还原转化同步进行提供了新路径，而且为光催化有机耦合产氢、二氧化碳还原或固氮等提供了普适性的新思路，实现了零排放和原子经济性的转化。该工作代表性论文包括：Appl. Catal. B Environ., 2014, 158-159, 382-390, DOI: 10.1016/j.apcatb.2014.04.035；J. Catal., 2018, 357, 247-256, DOI: 10.1016/j.jcat.2017.11.015；J. Catal., 2018, 367, 159-170, DOI: 10.1016/j.jcat.2018.09.003

图3. 三种光生载流子全利用的示意图

Perspective on construction of heterojunction photocatalysts and the complete utilization of photogenerated charge carriers

Sugang Meng, Jinfeng Zhang, Shifu Chen, Sujuan Zhang, Weixin Huang

Appl. Surface Sci., 2019, 476, 982-992, DOI: 10.1016/j.apsusc.2019.01.246