综述：WO3基光催化剂在太阳能驱动氢和过氧化氢生产中的新兴策略与机制突破

本综述系统梳理了三氧化钨（WO3）光催化剂在太阳能驱动制氢（H2）和过氧化氢（H2O2）领域的最新进展，重点探讨了缺陷工程、异质结设计（如Z-型/S-型通路）和协同助催化剂集成等策略对电荷分离效率（如CB/VB能级调控）及反应动力学的提升机制，为开发高效稳定的太阳能转化系统提供了理论依据与技术路线。

　　

引言

全球能源危机与环境恶化推动了对太阳能转化技术的迫切需求。三氧化钨（WO₃）因其2.7?eV窄带隙、优异化学稳定性及可调控的晶体结构（如单斜相），成为光催化制H₂和H₂O₂的研究热点。然而，其导带（CB）电位不足（0?V vs. NHE）导致直接水分解产氢受限，且载流子复合率高。

H₂与H₂O₂生成机制

H₂生成依赖光生电子还原H⁺（E_Red?=?0?V），而H₂O₂可通过氧还原反应（ORR）或水氧化反应（WOR）路径实现。WO₃的改性需通过能带工程（如氮掺杂）提升CB位置，或构建Z-型异质结（如WO₃/g-C₃N₄）实现空间电荷分离。

WO₃的结构特性

单斜相WO₃在室温下最稳定，其光催化性能可通过晶相调控（如立方相至六方相转变）和形貌设计（分级多孔结构）优化。氧空位引入可形成局域态，延长载流子寿命。

H₂生产策略

WO₃需与还原型半导体（如CdS）或助催化剂（NiS/CoP）耦合，通过S-型异质结实现高效电子转移。等离子体耦合（如Au纳米颗粒）可增强可见光捕获，而共价有机框架（COF）杂交能提供更多活性位点。

H₂O₂生产创新

界面工程（如石墨烯量子点修饰）加速ORR过程，同时抑制H₂O₂分解。非贵金属助催化剂（Fe单原子）可替代铂族金属，降低成本。

挑战与展望

当前瓶颈包括规模化制备、牺牲剂依赖性问题及可见光利用率低。未来方向聚焦缺陷介导的带隙调控、集成污染物降解系统开发，以及原位表征技术（如瞬态吸收光谱）的应用。

作者贡献

刘雨彤负责初稿撰写与数据可视化，王瑞和赵阳指导研究设计与资源整合，王欢完成全文修订与学术把关。研究获国家自然科学基金（22278068）等多项资助支持。