Nickel-Based Photocatalyst: From Structure to Application

材料科学 光催化 纳米技术 化学工程 工艺工程 冶金 催化作用 有机化学 化学 工程类
作者
Zicheng Wang,Wenjin Sun,Guangming Li,Yuxin Li,Baojiang Jiang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:17 (29): 41457-41497 被引量:11
标识
DOI:10.1021/acsami.5c07227
摘要

Nickel, an earth-abundant metal, significantly contributes to industrial advancement due to its unique electronic configuration, small atomic radius, low electronegativity, and notable redox potential, which collectively render it highly promising for photocatalytic applications. Recent research extensively explores diverse nickel-based materials in fields such as CO 2 conversion, water splitting, and organic transformations. Although prior reviews have addressed materials synthesis, performance, and various applications, a comprehensive mechanistic understanding of nickel’s role in photocatalytic processes remains underexplored. Herein, we systematically consolidate various forms of nickel-based photocatalysts, including single atoms, nanoparticles, alloys, metal–organic frameworks (MOFs), covalent organic frameworks (COFs), and coordination complexes, across different oxidation states, structural motifs, and dimensions. We elucidate how their distinct architectures leverage nickel’s electronic and geometric attributes to facilitate light absorption, charge separation, and surface reactivity. We further review recent advances in nickel-based cocatalysts for hydrogen evolution, CO 2 reduction, and nitrogen conversion, critically assessing proposed mechanisms, active sites, and prevailing challenges. Finally, we propose future research directions─such as in situ spectroscopic monitoring, theoretical modeling of charge-transfer events, and the design of hybrid architectures─to guide deeper applications in energy conversion, environmental remediation, and advanced materials development.
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