综述：通过上转换过程提高光催化性能的最新进展

《Advanced Sustainable Systems》：Recent Progress in Enhancing Photocatalytic Performance through Upconversion Process

光催化技术通过整合上转换材料拓宽光谱吸收范围，显著提升太阳能驱动的水解制氢、二氧化碳还原及污染物降解效率，核心策略包括核壳纳米结构设计与缺陷工程优化，但仍需解决量子效率提升、稀土材料替代及界面工程优化等挑战。

　　

摘要

随着对能源需求的不断增长以及缓解环境退化和实现碳中和的紧迫性，对可再生能源解决方案的需求变得尤为迫切。光催化技术为将丰富的太阳能转化为清洁燃料提供了一条有前景的途径，但传统的半导体光催化剂仅能吸收紫外线和部分可见光。为克服这一光谱限制，一种策略是集成上转换材料，将这些材料能够将低能量的近红外光子转化为高能量的可见光或紫外线光子，从而有效拓宽光催化系统的光吸收范围。本文系统地比较了多种光子上转换方法，包括基于镧系元素（稀土荧光体）的方法以及新兴的非镧系元素机制，如缺陷介导的顺序激发、双光子吸收和有机三重态-三重态湮灭上转换，并探讨了这些方法与半导体光催化剂的结合方式。通过分析结构设计策略（例如核壳纳米结构）和缺陷工程，阐明了它们如何提高光吸收和电荷分离效率。文章还讨论了这些经过上转换增强的复合材料如何显著促进太阳能驱动的反应，特别是在水分解制氢、二氧化碳还原和污染物降解方面。最后，指出了关键挑战和未来研究方向，包括提高上转换的量子效率、开发无稀土元素的上转换系统，以及优化界面工程以最大化能量传递和整体光催化性能。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。