Advanced Sustainable Systems:仿生光催化剂和光催化系统

绿色植物、藻类和细菌在自然光合作用下,能够通过太阳能获得化学物质(包括含碳化学品和氧气),以此提供地球生命的基础。为了满足日益增长的能源需求,通过模拟自然光合作用进行的人工光合成近年来引起了广泛的研究兴趣。人工光合成的关键是光催化剂,如何深入借鉴自然光合作用的灵感,促进人工光合成中的光催化剂接近甚至达到生物体系的效率水平,充满机遇和挑战。近年来,通过模拟自然生物人工构建具有仿生结构的光催化剂或光催化体系逐渐成为一个具有重要科学意义和潜在应用价值的前沿研究领域。

南京林业大学杨柳青博士、杨小飞教授和中国科学院理化技术研究所张铁锐研究员从科学原理、材料组成、构建方法和性能实现等方面综述了仿生光催化剂和光催化系统,包括具有高效光捕获的仿生光催化剂和光催化系统、用于分离光生载体的仿生光催化剂以及人工构建活性位点的仿生光催化剂。文章最后总结并指出:在模仿自然光合作用的道路上,整合组装所有必要的功能分子或组件,形成成熟的人工光催化系统是一个极具挑战的科学目标;仿生光催化的本质不仅包括模仿自然光合作用中不同子系统的组合,也需要向大自然学习如何实现物质、能量在所有反应环节中的高效传输与转化;此外,仿生光催化是一个需要多学科联合发展的新兴领域,新思想、新理解、新工具、新技术将为仿生光催化材料与技术的发展提供更广阔的发展空间。本综述将有助于研究人员对光催化剂和光催化系统的仿生设计有更加系统和深入的了解。

论文信息:

A Review on the Bioinspired Photocatalysts and Photocatalytic Systems

 Liuqing Yang, Deqi Fan, Zhaolin Li, Yelan Cheng, Xiaofei Yang*, Tierui Zhang*
 Advanced Sustainable Systems
 DOI: https://doi.org/10.1002/adsu.202100477
 原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adsu.202100477?af=R