A review on ZnO‐based S‐scheme heterojunction photocatalysts思维导图

U948789472

2023-10-30

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A review on ZnO‐based S‐scheme heterojunction photocatalysts

总结与展望

研究目的

来源

异质结光催化剂研究进展介绍

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思维导图大纲

基本信息

ZnO基S型异质结光催化剂研究进展

关键词

Photocatalysis Step-scheme heterojunction Zinc oxide Interfacial internal electric field Photocatalytic application

作者

Zicong Jiang a, Bei Cheng a, Liuyang Zhang b, Zhenyi Zhang c, Chuanbiao Bie b,*

来源

Chinese Journal of Catalysis 52 (2023) 32–49

DOL

10.1016/S1872-2067(23)64502-4

分区

1区

影响指数

16.5

研究内容

ZnO基S型异质结的基本理论

S型异质结由氧化半导体（OS）和还原半导体（RS）组成。RS具有比OS更高的CB、VB和费米能级。当RS与OS接触时，由于电子浓度的差异，电子将自发地从RS迁移到OS，直到它们被吸收为止。

同时，形成从RS指向OS的载流子（IIEF）

在光照射下，操作系统导带（CB）上的无用电子（PE）被转移到IIEF驱动的RS的价带（VB）上，然后与无用的空穴（PH）结合

ZnO基S型异质结的设计原理

满足S方案异质结的先决条件，即RS的CB、费米能级和VB应同时高于OS的CB、费米能级和VB

ZnO基S型异质结的制备方法

液相法

水热/溶剂热、沉淀-沉淀和自组装方法

固相法

热退火和机械搅拌

S型异质结的表征方法

原位辐照X射线光电子能谱（ISIXPS）和开尔文探针力显微镜（KPFM），可以通过检测S型异质结中的电子转移提供直接证据

电子顺磁共振（EPR），它可以直接证明的S-计划异质结

第一原理计算

S型异质结的应用

环境整治

光催化析氢

光催化过氧化氢生产

光催化CO2还原

总结与展望

构建S-方案异质结的先决条件是RS的VB、费米能级和CB必须高于OS的VB、费米能级和CB。

目前的S-方案异质结的光催化效率仍然不令人满意，留下了足够的空间，通过各种修改策略的改进。（例如掺杂杂原子，从而实现IIEF的精确控制并提高PC的传输速率)

在各自的位置负载合适的氧化和还原助催化剂可以提高PC的迁移效率，降低光催化反应的能垒

异质结中接触界面的优化可以有效地扩大空间电荷区，从而提高光催化效率

目前S型异质结的理论计算主要集中在反应位点和功函数上，因此，建立费米能级差与IIEF强度之间的定量关系和理论相关性是必要的，也是未来研究的重点。

S型异质结中的电荷转移机制非常复杂。因此，除了ISXPS和KPFM，有必要发展其他技术，以提供更有说服力的证据来验证S-计划异质结中的电荷转移机制。

摘要

研究目的

ZnO是一种典型的光催化剂，由于其无毒、生物相容性好、富含稀土等优点，引起了人们的广泛关注。然而，其性能受到光吸收能力不足，还原能力有限，以及光生载流子（PC）快速复合的阻碍。为了克服这些挑战，基于ZnO的S型异质结的构建已经成为一种有效的解决方案，能够同时实现空间分离的PC和增强的氧化还原能力。鉴于ZnO基S型异质结的显著进展，对现有成果进行回顾并为未来发展提供指导是至关重要的。

本文的研究思路

介绍了S型异质结的发展和典型表征方法

概述了ZnO基S型异质结的设计原理

阐述了ZnO基S型异质结在环境修复、析氢、H2O2生产和CO2还原等方面的应用

提出了ZnO基S型异质结光催化剂面临的重大挑战和潜在的改进。