【研究背景】
太阳能过氧化氢（H2O2）生产因其安全性、成本效益、环保性和可持续性而引起了越来越多的研究兴趣。H2O2的合成主要依赖于水、氧气和太阳能等可再生资源，从而减少了浪费。钒酸铋（BiVO4）在各种氧化物半导体中脱颖而出，在可见光下通过直接双电子氧还原反应（ORR）和双电子水氧化反应（WOR）途径选择性生产H2O2。在过去的十年里，使用BiVO4基材料在太阳能H2O2生产中取得了重大进展。本文探讨了基于BiVO4的光催化剂在H2O2生产中的进展，重点介绍了光催化粉末悬浮（PS）和光电化学（PEC）系统，代表了非均相人工光合作用的主要方法。概述了基本原理、性能评估方法、光催化剂和光电极开发以及反应条件的优化。虽然异质结、掺杂、晶面工程、助催化剂负载和表面钝化等不同策略已被证明在增强H2O2生成方面是有效的，但本文对它们在PS和PEC系统中的相似和不同实施提供了见解。还讨论了该领域的挑战和未来前景，以促进合理设计用于可见光下H2O2生成的高性能BiVO4基光催化剂和光电极。目前，该文以“Solar-Driven Hydrogen Peroxide Production via BiVO4-Based Photocatalysts”为题在《Advanced Science》上发表。
该文展示了人工光合作用因其安全性、经济可行性、环境友好性和长期可持续性，为H2O2生产提供了一条有前景的途径。它利用水、氧气和太阳能作为主要资源，提供了一种清洁和可再生的方法。在这篇综述中，我们评估了BiVO4基材料在该领域的最新进展，重点介绍了它们在PS和PEC系统中的应用，这是人工光合作用的关键方法。提供了一个全面的分析，包括基本原理、性能评估方法、光催化剂和光电极开发，以及每个系统特有的反应条件的优化。尽管BiVO4具有很好的性能，但其性能受到固有限制的阻碍，如电荷载流子分离和迁移率差。为了缓解这些挑战，已经探索了各种材料设计策略，包括掺杂、异质结形成、助催化剂添加、晶面工程和表面钝化。这些策略应用于PS和PEC系统，以提高BiVO4对H2O2产生的光催化活性。然而，如表4所示，这两个系统的实现方式不同。虽然掺杂和异质结形成是这两种方法的常见策略，但其他方法是专门为满足每种系统的独特要求而量身定制的，突出了优化BiVO4生产H2O2效率所需的微妙策略。通过PS和PEC系统开发用于太阳能H2O2生产的BiVO4基材料的关键因素，对未来的工业应用至关重要。应对这些挑战对于将技术推向工业实施至关重要。这篇综述论文有望指导高性能光催化剂的开发，特别是专门为PS和PEC系统量身定制的BiVO4基材料。通过提供该领域的全面概述，它为研究人员探索其他潜在的太阳能驱动H2O2生成光催化剂提供了一个有价值的框架。
【文献来源】https://doi.org/10.1002/advs.202407801
