本研究闡明了缺陷作為潛在反應中心在光催化中的關鍵作用。研究發現，金紅石型 TiO2(110) 單晶對氣相醇類的光催化活性可通過其還原程度進行調節。對半導體進行特定的熱處理可形成不同濃度的缺陷態，特別是橋氧空位（BBOV），認為其為光活性位點。在此，醇類的解離吸附及其後續的光轉化發生。對不同反應條件下甲醇光氧化的催化性能評估進一步揭示了醇類表面擴散的重要性，其對催化活性的影響基於每個 BBOV 周圍的捕獲區來解釋。如果甲醇分子在這個區域撞擊二氧化鈦表面，即使它沒有直接落在光活性位點上，也能被光轉化。最後，通過分析在中斷光照時反應物和產物返回暗態的情況，能夠確定光照前光催化劑上甲氧基的覆蓋度，其也與 BBOV 的濃度成比例。研究發現，在黑暗中，負載鉑的二氧化鈦上甲氧基大量存在，這解釋了在光催化開始的幾秒鍾內產物生成量增加的原因。

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

本文通過構建界面Bi–O化學鍵，在超薄三嗪羧酸鋯金屬有機層（ZrTATB）上均勻錨定Cs3Bi1.8Sb0.2Br9（CSBB）納米點，實現了光生載流子的高效分離，並通過引入電子貧化的Biδ+位點顯著提升了Bi的p帶中心至費米能級附近，從而降低了CSBB-ZrTATB複合體中Bi–Oads反鍵軌道的占據。最終，該策略促使O2與激發態激子的能量轉移過程生成1O2為主導活性氧物種，而CSBB更易形成•O2–。值得注意的是，優化後的CSBB-75-ZrTATB在無溶劑條件下實現了高達16,495 μmol g-1 h-1的甲苯轉化速率，並在長時間光照下保持88%的苯甲醛選擇性。同時，其苯甲醇和苯甲醛的電能轉化效率（ETB）高達0.0603%。本研究展示了通過構建界面化學鍵調控金屬鹵化物鈣鈦礦電子結構的有效策略，並為其在光催化有氧氧化中的應用提供了新思路。

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

本文報道了將多達六個銅原子成功摻入原子精確的 Ag44 納米簇（NC）中。觀察到（AgCu）44 結構中銅原子的占據偏好。理論和實驗研究均表明，引入銅原子對電荷載體分布有積極影響，並增強了納米簇內的電荷分離。因此，（AgCu）44/TiO2 在光催化二氧化碳還原反應中的性能比 Ag44/TiO2 高兩倍。此外，由於銅對CO的適中的結合能，甲烷的選擇性提高了三倍。

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

本文系統探討了光催化水分解太陽能製氫的材料、系統與工藝發展現狀及面臨的挑戰。盡管過去十年在光催化劑材料和反應體系研究取得了重要進展，實際應用仍面臨光催化效率提升、材料規模製備、成本控製、反應器工藝優化及社會接受度等多方面挑戰。未來需要通過產學研合作，促進和加速光催化水分解製氫的研發和大規模示範。

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

在本研究中，作者設計了一種三元異質結光合系統，該系統由ZnIn2S4 (ZIS)納米片與兩種非貴金屬氧化物等離子體半導體（即W18O49納米線和MoO3-x納米片）相結合，成功實現了高密度熱電子的產生，並通過有效的載流子遷移機製，將熱載流子和光生載流子逐步轉移到氧化還原位點，從而顯著提升了光驅動H2O2合成效率。具體而言，該系統中等離子體半導體的局部表面等離子體共振（LSPR）效應不僅顯著增強了熱電子生產，還通過獨特的雙S型異質結結構實現了光生載流子的定向遷移和高效分離，最終將光生載流子有效引導至氧化還原反應位點。優化的雙LSPR-雙S型異質結 (DLDS)催化劑在紫外-可見光下表現出優異的H2O2生產速率（51.3 μmol g-1 min-1）,在純可見光下H2O2生產速率為13.6 μmol g-1 min-1。

本文通過硼←氮（B←N）鍵組裝了兩種不同的三角形結構基元，構築了兩種具有阿基米德多面體構型的多孔有機籠（POC）單晶（CityU-40和CityU-41）。兩例分子籠均有較大的空腔（1.5 nm）和較大尺寸的開放窗口（1 nm * 1.2 nm）。由於將兩個光敏功能基元整合到一個分子籠中，CityU-40和CityU-41均可以利用純水和空氣進行人工光合作用高效合成H2O2。

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

本文使用具有不同數量苯基（n=1,2,3）的苯核三胺作為電子供體合成了三種D-A COF。特別是，設計良好的COF（稱為Tp-Tapb COF）具有最佳的偶極極化和平整度，在可見光照明和環境條件下對空氣中胺的光催化氧化表現出最高的活性。此外，實驗結果和理論計算表明，將苯基的數量從1（4.18 D）增加到2（4.76 D），有助於獲得更大的偶極矩，促進有效的電荷轉移和分離。相比之下，COF平面度的顯著降低會抑製π共軛，導緻電荷轉移狀態下的能量損失增加，因為苯基的數量從2個增加到3個（4.96 D）。這項工作為通過合理調製偶極極化構建高性能線性連接COF光催化劑提供了寶貴的見解。

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

本文首先回顧了原始MOF光催化生產H2O2的反應機理和影響因素，揭示了MOF的不足和改性要求。隨後，介紹了MOF改性策略的前景進展，特別關注了MOF基材料在提高光催化性能和增強H2O2產量方面的新興性能。隨後，深入概述了MOF基材料原位生成的H2O2在汙染物降解中的應用。最後，總結並展望了MOF基材料光催化製備H2O2的發展前景，有望為MOF基物質的製備提供見解，以實現優異的光催化H2O2生產和高效的環境修複。

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

在本研究中，開發了一種1,2,3,4-四氫異喹啉（THIQ）-水兩相系統，通過抑製•O2-中間體和快速消耗h+來實現高效持久的H2O2生產。在由雙哢唑單元（BCTB）作為電子供體和噻唑（BT）或三嗪（TAPT）作為電子受體（COF-BCTB-BT或COF-BCTB-TAPT）組成的特殊三維（3D）共價有機框架（COF）無金屬光催化劑上，完成了無•O2−直接雙電子氧還原反應（2e− ORR）生成H2O2。獨特的結構使它們在水相中具有約33.2 mmol gcat-1 h-1的高H2O2生產率。在另一種有機相中，光激發的h+也被半脫氫的THIQ（THIQ-SDR）有效地消耗為3,4-二氫異喹啉（DHIQ）。理論計算揭示了兩個COF上的Yeager型四步直接2e-ORR機製，COF-BCTB-BT的能壘較低，為*O-O到*O-OH。還提出了THIQ-SDR到DHIQ的四步機製。這項工作提供了一種令人印象深刻的Yeager型兩相H2O2光合作用策略，優於高效的3D雙雜環COF光催化劑，有效地抑製了•O2−的形成和h+的積累。

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

本文報道了構建具有平面內和分子內不對稱極化的定製COF，以提高電荷分離和氧化還原反應性。通過在COF骨架中以精確的空間排列整合電子供體和電子受體單元，實現了平面內和分子內極化的電子環境，促進了定向電荷傳輸。具有不對稱電子分布的優化COF在可見光下表現出優異的產H2O2活性，在不含犧牲劑的純水和空氣中實現了4524µmol g−1 h−1的高產率，顯示出高生產率和優異的穩定性。在pH =3時，光催化效率進一步提高到7316 µmol g−1 h−1，表現出優異的pH響應行為。除了H2O2合成外，優化的COF還同時催化增值的醇氧化反應，展示了其多功能催化能力。這項工作將不對稱極化工程確立為COF光催化劑的強大設計原理，為電荷分離機製提供了基本見解，並為開發可持續的光催化系統提供了實用指南。BT-COF的卓越性能凸顯了結構工程COF在太陽能驅動化學轉化方面的巨大潛力。

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