本研究聚焦于分子/金属氧化物界面的光催化效率，以 CH3O−/TiO2 系统为模型，通过非绝热分子动力学模拟揭示了光激发后电荷载流子动态过程。结果显示，尽管在静态条件下 CH3O−的 HOMO 与 TiO2 的 VBM 存在 0.55 eV 的不利偏移，但热波动会动态调制吸附物 - 基底杂化，实现光生空穴的瞬时捕获。当捕获空穴通过形成 CH3O• 自由基稳定时，反向传输时间尺度从亚 10 飞秒延长至亚 10 皮秒，延长了 3 个数量级，这种自由基状态提高了陷阱态能量，抑制了反向传输，延长了载流子寿命，还降低了 C−H 解离势垒，驱动光分解。此外，研究还发现初始电荷捕获需要预捕获能量匹配，而捕获后通过化学中间体的稳定化创造了能量不对称，有效抑制载流子耗散。

https://doi.org/10.1021/jacs.5c06155

本文通过构建一种新型的C,S,N掺杂TiO2/Bi12O17Cl2/碳点（C,S,N-TiO2/BC/CD）纳米复合材料，实现了高效的光催化氮还原合成氨。该复合材料通过三元素掺杂、BC组合和CD嵌入，有效提升了光吸收能力、抑制了载流子复合并增强了氮气活化性能。实验结果显示，在模拟太阳光下，C,S,N-TiO2/BC/CD纳米复合材料在无牺牲剂条件下实现了高达27134 μmol L−1 g−1的氨生成率，比原始TiO2高出6.57倍，且在四次循环测试中展现出优异的稳定性。研究表明，这种性能提升主要归因于其独特的“台阶式”异质结结构，该结构显著延长了光生电荷的寿命并改善了电子和空穴的空间分离，从而增强了光催化氮固定反应的效率。这项研究不仅提供了一种新型的TiO2基光催化剂设计策略，也为实现可持续的氨合成技术提供了重要的科学依据。

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c00586

本研究将二氧化钛（Ti₃C₂Tₓ）MXene材料以二维纳米片（T2D）和零维量子点（T0D）形式与氧化铜（CuO）半导体结合，形成复合光催化剂，以提升光催化析氢效率。实验发现，T0D/CuO复合材料的析氢速率达到2174（±189）μmol g⁻¹ h⁻¹，分别是T2D/CuO样品和纯CuO的19倍和100倍以上。T0D/CuO的卓越性能归因于其较小的粒径、增强的光吸收、较大的比表面积以及更深的工作函数，这些因素共同促进了电荷分离，从而提高了光催化反应效率。研究强调了Ti₃C₂Tₓ不同维度形式对复合材料光催化性能的显著影响，并为开发高效光催化体系提供了新途径。

https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.5c01244

本研究针对共价有机框架（COFs）在光催化整体水解制氢中因芳香碳高电子密度分布导致的氧气进化惰性问题，开发了一种通用策略。通过利用COFs连接体中不饱和碳的反应性构建磷酸盐亚甲基极性位点（具正电磷和负电碳），在光激发下产生极化效应，增强光生激子解离，阻止辐射弛豫，加速光生电荷分离，并在磷位点诱导极低的氧进化能垒。结果表明，该磷酸盐亚甲基 COF 在可见光照射下实现了24.7和12.0 µmol h⁻¹的H₂和O₂产率，比原始COF提高62倍。该策略还在其他几种COFs中得到验证，具有广泛应用前景。为证明其实际效用，研究团队制造了一个4平方米的户外装置，实现了每天超过300 mmol的氢气产量，显示出其在实际应用中的巨大潜力。

https://doi.org/10.1002/adma.202507668

本研究开发了一种一步自我牺牲模板策略合成三维有序大孔共价有机框架（3DOM-COFs），解决传统COFs孔隙密集、连通性差导致的质量传输和电荷分离/转移受限问题。通过原位Tp-Tta COF结晶与聚苯乙烯模板同步降解，实现了模板分解与框架生长的动力学匹配，形成结构坚固、高度有序的大孔孔隙。3DOM结构使ZnCdS纳米颗粒均匀分散，构建S型异质结，在苯甲胺氧化中表现出卓越性能，生成N-苄基苯甲亚胺的选择性达99%，速率15.1 mmol g⁻¹ h⁻¹，同时产氢速率为17.8 mmol g⁻¹ h⁻¹。3DOM结构使质量传输比块状COFs快50倍，异质结促进定向电荷分离和界面电荷转移，密度泛函理论计算证实其降低了反应势能壁垒。该研究开创了模板同步合成新范式，解决了COFs孔隙工程的关键挑战。

https://doi.org/10.1002/ange.202511080

本研究通过简单的水热法合成了球花状 TiO₂/MoS₂-80 异质结光催化剂。这种结构通过增强可见光吸收、扩展活性位点、提高光生电荷分离和传递来提升光催化活性。实验表明，TiO₂/MoS₂-80 在可见光下对罗丹明 B（RhB）的光催化降解效率达 90.1%（1.5 小时），动力学速率高达 2.48×10⁻² min⁻¹，分别是 MoS₂ 和 TiO₂ 的 8.3 和 4.5 倍。自由基捕获实验证实，光催化过程中的主要活性物种为空穴（h⁺）。

https://doi.org/10.1002/slct.202501046

本研究通过使用四种不同的磷前驱体（H₃PO₄、(NH₄)H₂PO₄、(NH₄)₂HPO₄ 和 (NH₄)₃PO₄）合成了铁磷酸盐（FeP）纳米材料，并探究了其对光催化降解水溶液中盐酸四环素（TCH）性能的影响。其中，以H₃PO₄合成的FeP-H3光催化剂在可见光下展现出卓越的光催化性能。当FeP-H3催化剂用量为120 mg/L、TCH初始浓度为15 mg/L、初始pH为10时，5小时内TCH降解效率达72%。FeP-H3具有高结晶度、高比表面积和低带隙的FeP纳米片，能快速捕获光生电子并生成O2-自由基。其表面吸附的[PO₄]³⁻和[─OH]基团通过增强负电场，促进光生e⁻-h⁺对分离，提升羟基自由基生成。这些特性使FeP-H3在TCH降解中表现出优异的光催化性能。

https://doi.org/10.1002/slct.202501231

本研究开发了一种二维/二维氮化碳（g-C₃N₄）/氧化镁钨（MgWO₄）异质结光催化剂，用于高效光催化氮气还原合成氨。通过简单水热法制备了不同负载比例的gCN/MWO催化剂，并利用多种技术对其结构、形貌和光学性质进行了分析。研究发现，含有20% MgWO₄的gCN/MWO催化剂表现出优异的氨产率（1236.83 μmol L⁻¹ h⁻¹），分别是纯g-C₃N₄和MgWO₄的4倍和8.8倍。该催化剂在四次循环测试中未出现明显活性损失，显示出良好的稳定性和可重复使用性。其优异性能归因于异质结形成后MgWO₄与g-C₃N₄之间的密切界面接触，促进了光生载流子的转移和分离。这是首次探索MgWO₄在光催化固氮中的应用。

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01465

本研究聚焦于一种具有高密度空位的二维单层 Bi2WO6，其在利用太阳能将 5 - 羟甲基糠醛（HMF）光催化选择性氧化为 2,5 - 二甲醛呋喃（DFF）这一过程里展现出了卓越性能。通过一系列详细实验发现，Bi2WO6 的光催化效率受纳米片厚度及本身富空位特性影响显著，这得益于二维材料的独有属性，即表面原子占比大、电荷分离速度快。与其他材料对比，该单层 Bi2WO6 催化效率惊人，标准条件下 3 小时内 HMF 转化率高达 57.5%，DFF 选择性达 93%，DFF 产率 2404 μmol·g−1·h−1。本研究不仅深化了人们对光催化材料中缺陷作用的认识，还突出了通过缺陷工程调控激子性质的潜力。

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c00530

本研究针对木质素解聚面临的光吸收、电荷分离和利用难题，采用 II 型异质结 ZnIn₂S₄ 纳米花 / TiO₂ 纳米片（ZT），在太阳能照射下选择性地断裂 β-O-4 醚键的 Cβ–O 键，使木质素解聚的转化率高达 98%，几乎无中间产物，主要产物产率分别为 85% 和 67%。材料表征表明，异质结的构建拓展了催化剂光吸收范围，形成强大内电场与高效 II 型电子传输路径，显著提升了电荷分离效率，对断裂 Cβ–O 键至关重要，为光催化木质素增值转化提供了新策略。

https://doi.org/10.1021/acs.iecr.5c00789

本研究针对单组分材料在光电器件及光催化应用中载流子分离效率低及带隙可调性受限的问题，构建了由金簇（Aun，n = 4、10 和 20）负载于单层过渡金属二硫化物（TMDs）的0D/2D范德华异质结（vdWHs）。其中Au20/MoS2异质结展现出Z型电荷转移特性，有效促进电子-空穴分离并保持高氧化还原电位，显著提升了光电化学性能。通过对比Z型Au20/MoS2与传统II型Au20/WTe2异质结的形成机制及紫外-可见光吸收光谱，发现Au20的负载可使TMD单层光吸收能力分别提升33.62%和18.01%。本工作为高性能光电器件设计提供了新策略，同时证明调节范德华异质结类型可提高其在光电器件和光催化领域的应用效率。

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c02192

本篇文章主要研究了纳米多孔硅（mp-Si）光催化剂在不同牺牲试剂下光催化和化学计量氢气生成的情况。研究发现，三乙醇胺（TEOA）和亚硫酸钠（Na₂SO₃）使溶液呈碱性，导致超过90%的氢气来自化学计量反应。而使用醇类牺牲试剂时，小分子醇如甲醇和乙醇产生的氢气总量较高，但超过40%来自硅与水的化学计量反应。随着醇分子大小增加，催化剂表面附近的水分子减少，氢气生成率降低，但光催化剂稳定性提高。实验表明，甲醇和乙醇分别有超过40%的氢气来自化学计量反应，而甘油的光催化稳定性最佳，第三循环保留了48%的初始氢气生成率。该研究强调了在硅基光催化过程中，不利副反应对性能的重大影响，并指出需要更严格的氢气定量协议，以确定真实的光催化活性。

https://doi.org/10.1002/adfm.202507914

该研究介绍了一种新型双室光催化燃料电池（PFC），由 NiFe-LDH/BiVO₄/FTO 光阳极和 BOD/TCPP/BP/ITO 生物阴极组成，可同时实现能量转换和无偏压生产 2,5 - 呋喃二甲酸（FDCA）。优化后，该 PFC 在 0.52 V 时达到最大功率密度 859.0 ± 3.0 μW cm⁻²。光照下，由于光阴极和生物阴极之间的电位差，5 - 羟甲基糠醛（HMF）的 TEMPO 介导氧化反应在 PFC 内自发进行，将 HMF 高效选择性地转化为 FDCA，产率和法拉第效率均接近 100%，且经过六次循环（30 小时）FDCA 生产后，仍保持初始值的 90.8%，展现出良好的稳定性，为可再生生物质转化难题提供了有前景的解决方案。

https://doi.org/10.1021/acsami.5c05507

这篇文章介绍了金(III)冠-role化合物的区域选择性硝化反应研究。作者首次利用硝基正离子实现了金(III)冠-role在β位的硝化，并通过UV−vis、EPR和DFT计算表征了单电子氧化的[(corrolato•2−)AuIII]•+物种。引入两个硝基后，冠-role配体的吸电子能力显著增强，使氧化和还原电位上移约0.4 V。3,17-二硝基冠-role金(III)配合物展现出部分反式高冠-role特性，最低能量跃迁涉及部分电荷转移。合成化合物在常温下展现出近红外磷光，发射最大值红移至约920 nm，且具有约50%的单线态氧敏化量子产率。在常温常压下，该配合物能催化硫醚选择性氧化为亚砜，展现广泛的底物适用性，选择性超过99%，TON达1300−1800，能有效防止砜的形成。这些成果为金(III)冠-role的光物理性质调控和光催化氧化应用提供了新方法。

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c00923

这篇文章研究了光催化 CO2 还原中的空间屏蔽效应，使用 Al2O3 掺杂 SrTiO3（Al:SrTiO3）负载 RhCrOx 和 CoOOH 助催化剂。发现 CoOOH 是 CO2 还原的主要活性位点，RhCrOx 则负责氢物种的生成和迁移。实验表明，活性氢物种和载流子的时空转移对 CO2 还原至关重要。在最优条件下（0.1% Rh、0.05% Cr 掺杂，5% CoOOH 作为助催化剂），CO 生成率达到 6.7 μmol/g。原位红外光谱显示 *COOH 是关键活性物种，其浓度随反应时间增加。研究还发现，催化剂表面的液态水分子会形成水膜，阻碍活性氢物种迁移和 CO2 吸收，这种空间屏蔽效应是影响光催化 CO2 还原性能的关键因素。通过 13CO2 同位素实验验证了 CO 来源于光催化还原过程，提出增强 CO2 吸附能力和优化助催化剂空间分布可有效提升光催化 CO2 还原效率。

https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5c01686

本研究开发了一种受水葫芦启发的自浮光催化系统——水葫芦启发净化器（WHIP），以解决传统粉末光催化剂在废水处理中面临的团聚、分离困难及光利用效率低等问题。WHIP通过将TiO2光催化剂集成到多孔聚二甲基硅氧烷基底上，模仿水葫芦海绵组织的中心闭孔结构，实现了在静态和动态水流条件下的稳定漂浮，从而最大化光暴露，提升光催化效率。实验表明，WHIP对多种污染物展现出显著的降解能力，如亚甲基蓝降解率达99.5%±0.4%，罗丹明6G为98.6%±1.5%，甲基橙为72.6%±6.4%，并能有效降解纳米塑料。进一步的大规模WHIP（结合TiO₂/石墨炔光催化剂）在实际环境条件下实现了94.9%的亚甲基蓝去除率，验证了其可扩展性和通用性。该研究凸显了WHIP作为一种可持续环境修复技术的巨大潜力。

17. 通过光催化和电催化实现聚苯乙烯的差异化转化为苯酚和羟基苯醌衍生物。

https://doi.org/10.1038/s41545-025-00486-y

本研究开发了一种新型光催化和电催化策略，可将聚苯乙烯（PS）废物转化为高附加值的苯酚和氢醌衍生物。通过光氧化诱导的Hock重排反应，在常温常压和空气条件下，利用廉价有机光催化剂实现了PS到苯酚类化合物的高选择性转化，转化率达22%。研究发现，PS中顺式邻苯基环的构型使苄基C−H键的氢原子转移（HAT）能垒提高0.6 kcal/mol，导致聚合物转化率低。通过光-电协同策略，从PS标准品（分子量1300）中获得了14.1%的1,4-二乙酸氧基苯产率，还实现了真实PS废物的高效转化，低分子量PS标准品的转化率达35%，真实PS废物（食品容器、泡沫箱等）的转化率达17.2%，为PS废物的可持续和规模化升级回收提供了新途径。

https://doi.org/10.1002/anie.202508166

本研究设计了一种用于去除污染物的三元金属硫化物光催化剂CoSX@Ag₂S/CdS。通过一锅法溶剂热法利用ZIF-67衍生的CoSX制备了CoSX@Ag₂S/CdS纳米结构。在CoSX颗粒表面生成双金属硫化物颗粒的同时，部分形成了中空结构。通过控制温度、时间和ZIF-67用量优化了合成条件。所得结构表现出高光活性，用于水污染物的修复。该光催化剂在90分钟内成功降解了96%的罗丹明B（RhB），并在pH 5下于50分钟内以100%的效率还原了Cr(VI)，同时在修复RhB和Cr(VI)的混合物方面也表现出色。其光活性归因于CoSX@Ag₂S/CdS的独特架构，形成了n–n–n型I杂化Z型方案，并增强了光吸收、比表面积和活性位点。光催化机制被认为是Z型和型I机制的结合。

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01347

本研究报道了一种负载铂-钌双原子于富氧空位二氧化钛（Vo-TNS）纳米片上的光催化剂，用于高效光催化产氢。通过沉积-沉淀法将Pt和Ru物种引入Vo-TNS纳米片，优化后的Pt-Ru/Vo-TNS催化剂在甲醇水溶液中表现出优异的产氢活性，其产氢率为2408.61 μmol h⁻¹ gcat⁻¹，是TiO₂的89倍，是单金属Pt/Vo-TNS催化剂的1.3倍。这种优异性能归因于贵金属原子级分散，最大化了原子利用率并保持了贵金属的催化优势。研究为双金属单原子催化剂的合成提供了新方法。

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c01824