本研究阐明了缺陷作为潜在反应中心在光催化中的关键作用。研究发现，金红石型 TiO2(110) 单晶对气相醇类的光催化活性可通过其还原程度进行调节。对半导体进行特定的热处理可形成不同浓度的缺陷态，特别是桥氧空位（BBOV），认为其为光活性位点。在此，醇类的解离吸附及其后续的光转化发生。对不同反应条件下甲醇光氧化的催化性能评估进一步揭示了醇类表面扩散的重要性，其对催化活性的影响基于每个 BBOV 周围的捕获区来解释。如果甲醇分子在这个区域撞击二氧化钛表面，即使它没有直接落在光活性位点上，也能被光转化。最后，通过分析在中断光照时反应物和产物返回暗态的情况，能够确定光照前光催化剂上甲氧基的覆盖度，其也与 BBOV 的浓度成比例。研究发现，在黑暗中，负载铂的二氧化钛上甲氧基大量存在，这解释了在光催化开始的几秒钟内产物生成量增加的原因。

https://doi.org/10.1021/acscatal.5c03149

本文通过构建界面Bi–O化学键，在超薄三嗪羧酸锆金属有机层（ZrTATB）上均匀锚定Cs3Bi1.8Sb0.2Br9（CSBB）纳米点，实现了光生载流子的高效分离，并通过引入电子贫化的Biδ+位点显著提升了Bi的p带中心至费米能级附近，从而降低了CSBB-ZrTATB复合体中Bi–Oads反键轨道的占据。最终，该策略促使O2与激发态激子的能量转移过程生成1O2为主导活性氧物种，而CSBB更易形成•O2–。值得注意的是，优化后的CSBB-75-ZrTATB在无溶剂条件下实现了高达16,495 μmol g-1 h-1的甲苯转化速率，并在长时间光照下保持88%的苯甲醛选择性。同时，其苯甲醇和苯甲醛的电能转化效率（ETB）高达0.0603%。本研究展示了通过构建界面化学键调控金属卤化物钙钛矿电子结构的有效策略，并为其在光催化有氧氧化中的应用提供了新思路。

https://doi.org/10.1021/acscatal.5c02654

本文报道了将多达六个铜原子成功掺入原子精确的 Ag44 纳米簇（NC）中。观察到（AgCu）44 结构中铜原子的占据偏好。理论和实验研究均表明，引入铜原子对电荷载体分布有积极影响，并增强了纳米簇内的电荷分离。因此，（AgCu）44/TiO2 在光催化二氧化碳还原反应中的性能比 Ag44/TiO2 高两倍。此外，由于铜对CO的适中的结合能，甲烷的选择性提高了三倍。

https://doi.org/10.1002/adfm.202503708

本文系统探讨了光催化水分解太阳能制氢的材料、系统与工艺发展现状及面临的挑战。尽管过去十年在光催化剂材料和反应体系研究取得了重要进展，实际应用仍面临光催化效率提升、材料规模制备、成本控制、反应器工艺优化及社会接受度等多方面挑战。未来需要通过产学研合作，促进和加速光催化水分解制氢的研发和大规模示范。

https://www.nature.com/articles/s41578-025-00823-0

在本研究中，作者设计了一种三元异质结光合系统，该系统由ZnIn2S4 (ZIS)纳米片与两种非贵金属氧化物等离子体半导体（即W18O49纳米线和MoO3-x纳米片）相结合，成功实现了高密度热电子的产生，并通过有效的载流子迁移机制，将热载流子和光生载流子逐步转移到氧化还原位点，从而显著提升了光驱动H2O2合成效率。具体而言，该系统中等离子体半导体的局部表面等离子体共振（LSPR）效应不仅显著增强了热电子生产，还通过独特的双S型异质结结构实现了光生载流子的定向迁移和高效分离，最终将光生载流子有效引导至氧化还原反应位点。优化的双LSPR-双S型异质结 (DLDS)催化剂在紫外-可见光下表现出优异的H2O2生产速率（51.3 μmol g-1 min-1）,在纯可见光下H2O2生产速率为13.6 μmol g-1 min-1。

本文通过硼←氮（B←N）键组装了两种不同的三角形结构基元，构筑了两种具有阿基米德多面体构型的多孔有机笼（POC）单晶（CityU-40和CityU-41）。两例分子笼均有较大的空腔（1.5 nm）和较大尺寸的开放窗口（1 nm * 1.2 nm）。由于将两个光敏功能基元整合到一个分子笼中，CityU-40和CityU-41均可以利用纯水和空气进行人工光合作用高效合成H2O2。

https://doi.org/10.1021/jacs.5c06974

本文使用具有不同数量苯基（n=1,2,3）的苯核三胺作为电子供体合成了三种D-A COF。特别是，设计良好的COF（称为Tp-Tapb COF）具有最佳的偶极极化和平整度，在可见光照明和环境条件下对空气中胺的光催化氧化表现出最高的活性。此外，实验结果和理论计算表明，将苯基的数量从1（4.18 D）增加到2（4.76 D），有助于获得更大的偶极矩，促进有效的电荷转移和分离。相比之下，COF平面度的显著降低会抑制π共轭，导致电荷转移状态下的能量损失增加，因为苯基的数量从2个增加到3个（4.96 D）。这项工作为通过合理调制偶极极化构建高性能线性连接COF光催化剂提供了宝贵的见解。

https://doi.org/10.1021/acscatal.5c01163

本文首先回顾了原始MOF光催化生产H2O2的反应机理和影响因素，揭示了MOF的不足和改性要求。随后，介绍了MOF改性策略的前景进展，特别关注了MOF基材料在提高光催化性能和增强H2O2产量方面的新兴性能。随后，深入概述了MOF基材料原位生成的H2O2在污染物降解中的应用。最后，总结并展望了MOF基材料光催化制备H2O2的发展前景，有望为MOF基物质的制备提供见解，以实现优异的光催化H2O2生产和高效的环境修复。

https://doi.org/10.1002/aenm.202501424

在本研究中，开发了一种1,2,3,4-四氢异喹啉（THIQ）-水两相系统，通过抑制•O2-中间体和快速消耗h+来实现高效持久的H2O2生产。在由双咔唑单元（BCTB）作为电子供体和噻唑（BT）或三嗪（TAPT）作为电子受体（COF-BCTB-BT或COF-BCTB-TAPT）组成的特殊三维（3D）共价有机框架（COF）无金属光催化剂上，完成了无•O2−直接双电子氧还原反应（2e− ORR）生成H2O2。独特的结构使它们在水相中具有约33.2 mmol gcat-1 h-1的高H2O2生产率。在另一种有机相中，光激发的h+也被半脱氢的THIQ（THIQ-SDR）有效地消耗为3,4-二氢异喹啉（DHIQ）。理论计算揭示了两个COF上的Yeager型四步直接2e-ORR机制，COF-BCTB-BT的能垒较低，为*O-O到*O-OH。还提出了THIQ-SDR到DHIQ的四步机制。这项工作提供了一种令人印象深刻的Yeager型两相H2O2光合作用策略，优于高效的3D双杂环COF光催化剂，有效地抑制了•O2−的形成和h+的积累。

https://doi.org/10.1021/jacs.5c04447

本文报道了构建具有平面内和分子内不对称极化的定制COF，以提高电荷分离和氧化还原反应性。通过在COF骨架中以精确的空间排列整合电子供体和电子受体单元，实现了平面内和分子内极化的电子环境，促进了定向电荷传输。具有不对称电子分布的优化COF在可见光下表现出优异的产H2O2活性，在不含牺牲剂的纯水和空气中实现了4524µmol g−1 h−1的高产率，显示出高生产率和优异的稳定性。在pH =3时，光催化效率进一步提高到7316 µmol g−1 h−1，表现出优异的pH响应行为。除了H2O2合成外，优化的COF还同时催化增值的醇氧化反应，展示了其多功能催化能力。这项工作将不对称极化工程确立为COF光催化剂的强大设计原理，为电荷分离机制提供了基本见解，并为开发可持续的光催化系统提供了实用指南。BT-COF的卓越性能凸显了结构工程COF在太阳能驱动化学转化方面的巨大潜力。

https://doi.org/10.1002/adfm.202510257