综述：纳米复合材料异质结作为太阳能光催化水制绿色氢的光催化剂

《Canadian Journal of Chemistry》：Hétérojonctions nanocomposites comme photocatalyseurs pour la production de H 2 vert à partir de l'eau sous la lumière solaire

本文系统综述了利用纳米复合异质结光催化剂在太阳光照射下分解水生产绿色氢分子(H2)的最新进展。文章重点探讨了如何通过半导体材料组合优化光吸收效率、提升电荷分离效能及增强化学稳定性，为替代化石能源提供关键技术路径。

　　

光催化产氢技术概述

随着化石能源过度使用导致的能源供需失衡和环境污染问题日益严重，开发清洁能源成为全球科研重点。分子氢(H₂)作为中长期替代化石燃料的绿色能源载体，其光催化制备技术通过太阳能驱动水分解反应，实现了零碳排放的氢能生产。

异质结纳米材料的设计原理

通过构建半导体异质结纳米复合材料，可有效调控能带结构，促进光生电子-空穴对的分离与迁移。这类材料通过能带工程设计，扩展了对可见光响应的光谱范围，同时利用界面效应抑制电荷复合，显著提升光量子效率。

性能优化关键策略

研究表明，调控催化剂的晶面取向、构建Z型电荷传输通道以及引入等离子体共振效应是提升光催化活性的三大核心途径。此外，表面缺陷工程和助催化剂修饰可进一步优化反应动力学，提高氢气的析出速率。

技术挑战与展望

当前光催化技术仍面临太阳能转化效率偏低和材料稳定性不足等瓶颈。未来研究需聚焦于新型二维材料复合体系的开发、原子级活性位点精准调控以及规模化反应器设计，最终实现太阳能制氢技术的商业化应用。