Tandem Catalysis for Photocatalytic Conversion of CO 2 into Solar Fuels: Mechanisms, Strategies, and Future Perspectives

串联 光催化 材料科学 催化作用 纳米技术 解耦(概率) 氧化还原 合理设计 太阳能转换 太阳能 吸收(声学) 可扩展性 金属 光伏 光伏系统 带隙 太阳能燃料 光化学 组合化学 载流子 等离子体子 半导体
作者
Cheng Ding,Tingting Cheng,Yan Shen,Yujie Xiong,Zhigang Zou,Yong Zhou
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:36 (29) 被引量:8
标识
DOI:10.1002/adfm.202528125
摘要

Abstract Tandem photocatalysis has emerged as a powerful strategy for overcoming the kinetic and thermodynamic limitations of CO 2 photoconversion by integrating sequential or cooperative reaction pathways within a single system. This review highlights recent five‐year advances in tandem catalytic architectures for the photoreduction of CO 2 into solar fuels and value‐added chemicals. Five representative categories of tandem systems are highlighted: i) metal dual‐active sites, which promote stepwise reduction and C─C coupling through synergistic interactions between spatially distinct metal centers; ii) heterojunctions, which enable charge separation and multistep conversions through engineered band alignment and interfacial charge transfer; iii) metal‐semiconductor hybrids, which integrate light absorption and surface catalysis for efficient intermediate evolution; iv) two‐chamber systems, which decouple multi‐stage reactions across spatially separated compartments; and v) photoelectrochemical systems, which offer energetic and spatial decoupling of redox reactions with enhanced reaction tunability. Several key scientific issues are presented for consideration. The challenges including interfacial engineering, product selectivity, intermediate transport, and system scalability are identified, and future directions are proposed to guide the rational design of next‐generation tandem photocatalytic systems.
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