综述：在太阳能驱动的水分解过程中实现跨尺度融合：系统集成的途径

《Advanced Materials》：Bridging Scales in Solar-Driven Water Splitting: Pathways to System Integration

人工光合作用通过太阳能转化储存化学能，对可持续发展至关重要。水裂解制氢是理想储能方法，但现有光催化剂效率不足。本文总结制约光催化剂活性的关键因素，提出能带调节、表面等离子体共振、形貌控制等设计策略，并探讨规模化应用前景。

　　

摘要

人工光合作用能够将太阳能转化为化学能并储存起来，对于促进可持续发展和实现碳中和具有巨大潜力。利用太阳能驱动水分解是一种理想的储能方法，其中基于高效颗粒光催化剂的技术尤为前景广阔。近年来，在基于颗粒光催化剂的水分解系统领域取得了显著进展，涵盖了从基础科学研究到探索性实际应用等多个方面。然而，迄今为止，还没有任何光催化水分解系统能够达到实际应用所需的效率。因此，迫切需要开发高性能的光催化剂和优化光催化系统。本文综述了限制光催化剂在水分解过程中活性的关键因素，并总结了提高光催化剂性能、克服这些障碍的设计策略。重点介绍了高效光催化剂的设计与改性方法，包括带隙调控、局域表面等离子体共振、形貌控制、晶体面工程、异质结构设计、共催化剂的使用以及外部场辅助等。此外，还讨论了利用天然阳光驱动颗粒光催化剂进行水分解的可扩展性问题。最后，本文提供了提升颗粒光催化剂性能的先进策略，并展望了太阳能水分解系统在商业应用方面的未来发展前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。