中国海洋大学孟祥超教授团队Artificial Photosynthesis | 铋基半导体光热催化进展与展望

随着全球能源需求增长和环境问题加剧，开发高效可持续的能源转换技术成为焦点。太阳能光催化技术虽具潜力，但面临带隙宽、载流子复合快及红外光利用率低等瓶颈。光热催化通过耦合光化学与热化学过程，利用光热材料将光能转化为局域热能，在温和条件下提升反应效率。中国海洋大学孟祥超教授团队在《Artificial Photosynthesis》发表综述，系统梳理了铋基半导体在光热催化中的研究进展。文章总结了光热催化的三种类型（热辅助光催化、光辅助热催化、光热协同催化）及光热效应机制，分析了氧化铋、硫化铋等各类铋基半导体的改性策略，如构建同质结、核壳封装、晶面工程等。同时，展示了其在CO₂还原、N₂固定、析氢及有机污染物降解等领域的应用成果。最后指出当前挑战，包括光热转换效率、机制定量解析及工业化差距，并提出未来方向：从经验设计转向精准设计、发展多模态原位表征及开发结构化界面反应器，以推动光热催化技术的实际应用。