[好文章,你推荐!]Photocatalytic Conversion of CO2 into Renewable Hydrocarbon Fuels: State-of-the-Art Accomplishment, Challenges, and Prospects

国家纳米科学中心李盼推荐的文章:

Article: Photocatalytic Conversion of CO2 into Renewable Hydrocarbon Fuels: State-of-the-Art Accomplishment, Challenges, and Prospects

DOI: 10.1002/adma.201400087

URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201400087/pdf

我是国家纳米科学中心的硕士生李盼,我的研究方向是光催化还原二氧化碳。随着经济的快速发展,能源危机和环境污染已成为人们面临的两大社会问题。自从1972年日本科学家Fujishinia和Honda发现TiO2电极在紫外光照射下能够分解水产生氢气现象以来,半导体光催化技术引起了越来越多科研工作者的关注,在环境和能源等领域中呈现出潜在的应用前景,已成为世界各国研究的热点。在光催化的三个大方向中,光催化还原CO2近年来成为一个很热门的研究课题。光催化还原CO2也称为“人工光合成”,就是模拟大自然中的光合作用,利用太阳能把CO2转换为有机燃料。这一研究方向既可以缓解能源紧张的危机,又可以同时解决温室效应的问题,很具有研究意义,但也十分具有挑战性,被称为“科学界的圣杯”。

文章概要:这篇文章主要从以下几个方面介绍了光催化还原二氧化碳的研究现状:

一.光催化还原二氧化碳的原理

  1. 半导体对太阳光的捕获;
  2. 光生电子和空穴的产生,迁移及复合;
  3. 光生电子和空穴在半导体表面发生氧化和还原反应,空穴氧化水得到氢离子和氧气,光生电子和氢离子,CO2反应生成有机燃料。

所以,要满足以上要求,半导体催化剂的导价带位置需要满足一定的要求。常见半导体的导价带位置如图所示:

二.光催化还原二氧化碳领域面临的两大基本挑战:

  • 光催化还原二氧化碳比较低
  • 光催化还原二氧化碳还原产物的复杂性

三.高催化活性的催化剂的设计策略

  1. Band-Structure Engineering
  2. Quantum Confi nement Effect
  3. Cation or Anion Doping
  4. Solid Solutions
  5. Heterostructures
  6. Sensitization
  7. Nanostructuralization
  8. Surface Oxygen Vacancy Engineering
  9. Macro-/Meso-/Microporous Structuralization
  10. Crystal Facet Engineering
  11. Utilization of Co-catalysts
  12. Z-Scheme Construction

刚开始,对这个研究领域什么都不懂,导师就推荐了这篇综述。综述的作者是南京大学的邹志刚老师,在这个领域算是大牛,做的工作还是相当出色的。

这篇文章写的还是很好的,能给入门者一个很好地指导,尤其是在高催化活性的催化剂的设计策略这个方面,给了我很大的启发,给我提供了一些思路。