综述：ZnO基工程化光催化剂在绿色制氢与二氧化碳转化中的探索

（编辑推荐）本综述系统探讨了ZnO基光催化剂在可持续能源领域的突破性进展，聚焦掺杂（doping）、异质结（heterojunction）构建和复合材料设计等策略，通过调控能带结构（band structure）、表面改性和电荷载体动力学（charge carrier dynamics），显著提升H2生成与CO2还原效率，为清洁能源技术提供理论支撑与实践路径。

　　

DFT insights into ZnO-based materials

密度泛函理论（DFT）计算揭示了SnO₂/ZnO异质结（TZNCs）的静电势分布特征，其5.17 eV的功函数差异驱动光生电子定向迁移，显著增强光催化活性。

Hydrothermal Method

水热法合成的ZnO-MoO₃光催化剂呈现纤锌矿相（wurtzite），在可见光下对罗丹明B（RhB）和酸性黄（AY）的降解率分别达94%和81%，Z型机制（Z-scheme）有效抑制了电子-空穴复合。

CO₂ Reduction

光催化CO₂还原遵循三阶段机制：半导体（SC）受光激发产生电子-空穴对（EHP），通过表面活性位点将CO₂转化为CH₄、CO等碳氢燃料，太阳光谱利用率提升至95%。

Hydrogen Production

ZnO的高电子迁移率（200-300 cm² V^?1 s^?1）赋予其优异量子效率，通过MoS₂助催化剂负载可将H₂产率提升3倍，但成本与规模化仍是瓶颈。

Challenges and Future Prospects

需解决ZnO宽禁带（3.37 eV）导致的可见光吸收受限问题，掺杂浓度梯度控制与反应器设计优化是下一代光催化剂开发的关键。

Conclusion

ZnO凭借独特的纤锌矿结构（a=b=3.25 ?, c=5.20 ?）和60 meV激子结合能，在光催化领域展现出不可替代性，未来需通过多尺度调控实现工业化应用突破。