Solar RRL:钙钛矿氧化物光催化CO2还原反应最新进展

能源短缺以及化石燃料燃烧引起的全球性环境问题日益严峻。在众多解决方案中,受自然界光合作用的启发,通过人工光合作用构建可持续的碳循环过程,即利用光催化的方法将CO2还原为有价值的化学原料(CO、CH4等),近年来得到了研究人员的广泛关注。

钙钛矿氧化物及其衍生物作为一种高效、稳定的光催化材料,在许多能量转换反应和环境处理中已经得到了广泛的研究。近十年来,关于钙钛矿氧化物基材料的高效光催化CO2还原反应已发表了100余篇重要论文。然而,由于CO2还原反应过程的复杂性,钙钛矿结构的丰富可调性,想要理清其内在构效关系的一般规律依然具有不小的挑战。

来自中科院理化技术研究所的张铁锐研究团队近日在综述文章“Recent Progress in Photocatalytic CO2 Reduction over Perovskite Oxides”中系统总结了关于钙钛矿氧化物及其衍生物在光催化CO2还原方面的重要工作。他们从材料学的角度将相关工作归纳为三个主要方面对光催化过程进行了详细讨论,分别是:1)钙钛矿结构与组成成分;2)缺陷态的形成及作用;3)界面异质结构。上述关键因素对钙钛矿氧化物电子结构、光激发电子转移性质以及表面反应物的吸附和反应动力学的影响规律也在文章中进行了系统论述。

该综述工作最近发表在Solar RRL上(DOI: 10.1002/solr.201700126)。这一系统的总结性工作不仅有助于读者更好地理解钙钛矿氧化物在光催化CO2还原反应中的构效关系,更为高效光催化CO2还原新材料的设计提供了理论指导。

用于光催化CO2还原的钙钛矿氧化物的元素组成统计

常见钙钛矿(氮)氧化物的能带结构及CO2还原反应电位分布

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