对多功能石墨烯基复合光催化剂技术的新见解

由于其在促进光吸收，电子传递动力学和表面反应方面的吸引力，石墨烯（GR） – 具有六方堆积晶格的单层碳片 – 在人工光催化中显示出有希望的潜力。

本文综述了基于石墨烯在光催化中基本流形作用的石墨烯基复合光催化剂的优化策略和合成，并提出了进一步研究石墨烯基光催化剂的关键挑战和未来前景。图片来源：催化学报

GR半导体、GR金属和GR有机物等多功能GR基光催化剂现已广泛应用于光催化水分解、环境净化、二氧化碳还原和特定有机合成，为能源稀缺和环境危机问题提供了可行和长期的解决方案。

由于其理想的GR具有独特而迷人的性质，例如其2D平面结构，相对较高的比表面积，优异的透光率，高效的电子导电性和化学稳定性，GR已被证明是提高人工光合作用系统太阳能转换效率的有前途的助催化剂。

此外，在一些光催化系统中，GR可以作为大分子光敏剂工作，自行产生光电子。

众所周知，所使用的合成工艺在定制GR基复合材料的特征中起着重要作用，包括尺寸，形貌，缺陷结构和表面/界面特性，所有这些都与其光催化功效有关。

为了制造具有理想结构的高效GR基复合材料，在研究和改进合成工艺方面投入了大量的时间和精力，例如水热/溶剂热法，微波辅助合成，低温油浴法，燃烧处理，超声辅助沉积，溶胶 – 凝胶法，光辅助还原和电化学沉积。

中国福州大学的徐毅军教授最近领导了一个研究小组，研究了多功能GR基复合光催化剂的优化方法和合成。

首先讨论了GR基复合材料的优化策略，包括降低GR缺陷密度，化学掺杂，优化GR和光活性组分尺寸，沉积助催化剂以构建双助催化剂或多助催化剂体系，以及增强GR基复合材料的界面参数。

然后从新的角度研究了GR基复合材料的合成，重点是GR在光催化中的作用，包括光电子介质和受体，增强吸附能力，定制光吸收范围和强度，以及大分子光敏剂。

本文还简要概述了提高GR基复合材料太阳能转换效率的问题和可能的演化技术。《催化学报》发表了这项研究。

期刊参考：

Li, Y-H., et al. (2022) Multifunctional graphene-based composite photocatalysts oriented by multifaced roles of graphene in photocatalysis. Chinese Journal of Catalysis. doi.org/10.1016/S1872-2067(21)63871-8.