张金龙教授、朱乔虹博士、邱博诚教授AS综述：缺陷调控氮化碳助力人工光合驱动过氧化氢生成

Wiley

2025-12-05

氮化碳类材料（g-C₃N₄）可看作用于过氧化氢光合成有前景的候选材料，具有低成本、高稳定性和环境友好性等优势。然而，这类反应的太阳能到化学能的转化效率，仍面临光利用率有限、表面吸附能力低以及氧化还原反应路径受限等问题。因此，基于对氮化碳的改性，如缺陷工程控制，能实现对材料内在结构和物理化学性质的调控，成功克服这一系列问题。改性后的材料，具有丰富的活性位点，且展现出优异的可见光吸收能力和增强的电荷转移动力学，从而有助于实现高效的太阳能利用。

华东理工大学张金龙教授、杭州师范大学朱乔虹博士、南京农业大学邱博诚教授在国际知名期刊Advanced Science上发表题为“H₂O₂ production via artificial photosynthesis over defective graphitic carbon nitride”的综述文章。该综述报道了缺陷调控氮化碳在人工光合驱动过氧化氢生成中的研究进展，详细描述了过氧化氢生成反应的反应路径和影响因素、催化剂设计原则和合成策略，系统归纳了缺陷的功能、改性材料的性质以及反应作用机制和路径选择性调控，概述了当下用于催化剂合成和路径考察的原位表征技术及分析。最后，文章强调了缺陷调控在氮化碳材料用于过氧化氢光合成发展中的优势与不足，以及面临的挑战和未来展望。

图1. 缺陷型氮化碳用于光合成过氧化氢的概述图。

在这篇综述中，关于缺陷调控氮化碳用于光催化合成H₂O₂的最新进展被分为五个部分（见图1）：（ⅰ）缺陷工程调控结构的设计原理、合成策略及功能机制；（ⅱ）能带调整及其对光吸收的影响；（ⅲ）电子结构调整及对材料表面吸附能力的影响；（ⅳ）构效关系以及基于DFT理论计算的光合成过氧化氢路径分析；（ⅴ）日渐深入的原位表征技术考察总结。在研究进展中，主要分能带结构调控、电子结构调整和反应路径优化等三个方面，归纳总结了当下缺陷调控氮化碳的典型优势，并结合原位表征技术分析对材料合成和路径考察进行深入探索和讨论。最后，作者们提出了该领域目前的进展及面临的挑战和机遇，如理想的制备工艺和精确的控制条件，以准确调控缺陷的类型、浓度和分布，对于商业化应用，需要考虑材料的长期稳定性和回收技术。

期刊简介

Advanced Science 是Wiley旗下创刊于2014年的优质开源期刊，发表材料科学、物理化学、生物医药、工程等各领域的创新成果与前沿进展。期刊为致力于最大程度地向公众传播科研成果，所有文章均可免费获取。被Medline收录，PubMed可查。最新影响因子为17.521，中科院2021年SCI期刊分区材料科学大类Q1区、工程技术大类Q1区。