综述：过渡金属掺杂M-W18O49在催化中的应用

《Journal of Fuel Chemistry and Technology》：Application of transition metal doped M-W 18O 49 in catalysis

本综述系统阐述了通过过渡金属离子掺杂调控非化学计量n型半导体W18O49（富含氧空位）的原子/电子结构策略。该改性方法可有效增加氧空位浓度、引入新活性位点，并优化其电子传输与能带电荷分布，从而显著提升其在光催化CO2还原、光/电催化N2固定、电催化水分解及热催化氧化脱硫等多类反应中的性能。

　　

W₁₈O₄₉的晶体特性与能带结构

W₁₈O₄₉是一种具有丰富氧空位的非化学计量n型半导体材料，其独特的晶体结构为其在光、电、热催化反应中展现出优异性能奠定了基础。然而，原始W₁₈O₄₉固有的能带结构在一定程度上限制了其催化活性的进一步提升。

W₁₈O₄₉材料的合成方法

本文简要介绍了W₁₈O₄₉材料的合成途径，为后续进行有效的过渡金属掺杂改性提供了材料制备基础。

过渡金属掺杂改性W₁₈O₄₉性能

过渡金属离子掺杂是调控W₁₈O₄₉内部原子和电子结构的有效策略。将过渡金属原子引入W₁₈O₄₉晶格，不仅能进一步增加氧空位浓度，在W₁₈O₄₉中引入新的活性位点，还能优化电子传输和能带电荷分布，从而协同提升其催化活性，并拓宽其在催化领域的应用范围。

掺杂M-W₁₈O₄₉在催化中的典型应用

文章系统讨论了掺杂M-W₁₈O₄₉在多个重要催化反应中的典型应用及其所涉及的反应机制。

在光催化CO₂还原反应中，掺杂优化了材料对CO₂分子的吸附与活化能力，提高了产物选择性。在光催化和电催化N₂固定反应中，掺杂引入的活性位点有效降低了N≡N三键解离的能垒，促进了氨的合成。在电催化水分解领域，掺杂改善了材料的电荷分离与传输效率，提升了析氢反应（HER）和析氧反应（OER）的动力学过程。此外，在热催化氧化脱硫反应中，掺杂M-W₁₈O₄₉也表现出优异的催化活性和稳定性，为燃料清洁化提供了新途径。

综上所述，过渡金属掺杂是提升W₁₈O₄₉基材料催化性能的有效手段，通过精准调控其微观结构，有望在能源与环境催化领域发挥更大作用。