Challenges and Prospects in Solar Water Splitting and CO2 Reduction with Inorganic and Hybrid Nanostructures

太阳能燃料 分解水 二氧化碳电化学还原 材料科学 太阳能 碳纤维 纳米技术 能量转换 半导体 制氢 催化作用 光催化 氧化还原 氮化碳 化学 物理 一氧化碳 生态学 复合材料 复合数 有机化学 冶金 生物化学 热力学 光电子学 生物
作者
Jacek K. Stolarczyk,Santanu Bhattacharyya,Lakshminarayana Polavarapu,Jochen Feldmann
出处
期刊:ACS Catalysis 卷期号:8 (4): 3602-3635 被引量:363
标识
DOI:10.1021/acscatal.8b00791
摘要

The inexorable rise of carbon dioxide level in the atmosphere, already exceeding 400 ppm, highlights the need for reduction of CO2 emissions. Harvesting solar energy to drive reverse chemical reactions to fuel combustion offers a possible solution. The produced chemical fuels (e.g. hydrogen, methane, or methanol) are also a convenient means of energy storage, not available in photovoltaic cells. This Review is focused on the heterogeneous photocatalytic water splitting and on CO2 reduction with nanostructured semiconductors, metals, and their hybrids. The stages of light absorption, charge separation and transfer, and surface reactions are discussed, together with possible energy-loss mechanisms and means of their elimination. Many novel materials have been developed in this active field of research, and this Review describes the concepts underpinning the continued progress in the field. The approaches which hold promise for substantial improvement in terms of efficiency, cost, and environmental sustainability are discussed in the second part. These include emerging materials (carbon dots and nitrides, bimetallic catalysts, perovskite oxides, 2D materials), more complex architectures of the photocatalyst (Z-scheme, self-assembly), and mechanisms (defect engineering, hot electron injection, redox mediators). The concluding part provides an outlook for the future directions in the field.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
4秒前
lxwtt发布了新的文献求助20
4秒前
LYj完成签到,获得积分20
6秒前
7秒前
大模型应助LYj采纳,获得10
13秒前
16秒前
goldfish完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
22秒前
暮光之城发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
35秒前
lalala应助科研通管家采纳,获得30
35秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
35秒前
lalala应助科研通管家采纳,获得10
35秒前
35秒前
科研小白完成签到,获得积分10
35秒前
35秒前
Orange应助科研通管家采纳,获得10
35秒前
需要学术脑子完成签到,获得积分10
35秒前
甜甜玫瑰应助科研通管家采纳,获得10
35秒前
tuanheqi应助科研通管家采纳,获得20
35秒前
36秒前
39秒前
39秒前
41秒前
grace完成签到 ,获得积分10
42秒前
Loooong发布了新的文献求助10
43秒前
Rita应助冷雨夜采纳,获得10
45秒前
MBR王者发布了新的文献求助10
45秒前
智勇双全蘑菇菌完成签到,获得积分10
47秒前
kailinew应助谨慎的采枫采纳,获得10
48秒前
49秒前
Joyce发布了新的文献求助10
53秒前
Davin_ji完成签到 ,获得积分10
53秒前
101完成签到,获得积分10
53秒前
53秒前
59秒前
伶俐的大雁完成签到,获得积分10
59秒前
59秒前
高分求助中
请在求助之前详细阅读求助说明 20000
One Man Talking: Selected Essays of Shao Xunmei, 1929–1939 1000
Yuwu Song, Biographical Dictionary of the People's Republic of China 700
[Lambert-Eaton syndrome without calcium channel autoantibodies] 520
The Three Stars Each: The Astrolabes and Related Texts 500
Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe - Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen: Zusammenfassender Abschlußbericht 500
Revolutions 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2460483
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2130306
关于积分的说明 5427561
捐赠科研通 1857530
什么是DOI,文献DOI怎么找? 923833
版权声明 562463
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 494212