综述：天然活性小分子介导的异质结修饰：类型、性质及应用

这篇综述系统阐述了天然活性小分子（如DA、CA、TA等）通过配位键/氢键/共价键修饰异质结的策略，揭示了其通过扩展可见光吸收、构建S型异质结（S-scheme）和调控载流子分离提升光催化性能的机制，在CO2还原、产氢（H2）及生物传感等领域展现巨大潜力。

　　

Abstract

近年来，半导体光催化技术通过将太阳能转化为化学能，成为缓解能源与环境危机的有效策略。天然活性小分子凭借其丰富的官能团和多功能特性，为异质结修饰提供了全新视角。

Introduction

全球工业化进程中，传统化石燃料消耗导致CO₂排放激增，而传统污染物处理技术效率低下。半导体光催化虽具潜力，但宽禁带特性限制其对紫外光的利用，且光生电子-空穴复合率高。天然活性小分子（如含邻苯二酚的DA、含羧基的CA）可通过π共轭体系拓宽光吸收，其自聚物PDA还能作为电子介质构建S型异质结，显著提升催化效率。

Dopamine

DA分子中的儿茶酚和氨基官能团使其在碱性条件下可自聚形成聚多巴胺（PDA）。PDA的粘附性使其能牢固修饰TiO₂等半导体表面，其苯环π电子云可作为电子给体，与g-C₃N₄构建Z型异质结，将产氢效率提升3倍。

As a photo-absorbing material

姜黄素（Cur）的7-π共轭结构使其成为优异的光捕获材料。实验表明，Cur修饰的BiVO₄异质结在550nm处吸光度提升200%，因其共轭链可促进激子解离并延长载流子寿命。

Photocatalytic hydrogen production

天然小分子修饰的CdS/ZnIn₂S₄异质结通过TA的酚羟基与金属配位，形成缺陷位点捕获电子，使产氢速率达8.7 mmol·g^-1·h^-1，较未修饰样品提高5倍。

Conclusions and prospects

尽管天然小分子介导的异质结在稳定性（如金属溶出）和作用机制复杂性（多路径电子转移）方面仍存挑战，但其结构可调性和生物相容性为光催化-生物医学交叉领域提供了独特优势。未来研究可聚焦于分子结构精准设计及规模化应用成本优化。