半導體光催化分解水是解決能源和環境問題，生產清潔可再生能源的可行且有效的技術之一。目前研究人員致力于提高太陽能轉換效率，以期早日進入應用。

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在多相光催化中，光生電荷分離和轉移被認為是控制太陽能轉換效率的關鍵步驟之一。多種實驗策略已用于提高這一過程的效率，如制備異質結/異相結結構、精細調控光催化劑的表面結構和負載合適助催化劑等，各種時間和空間分辨光譜技術用于研究材料的電荷動力學機制。

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近年來，隨著高性能計算機和電子結構理論和方法的發展，基于密度泛函理論的第一性原理計算被廣泛應用于研究光催化材料表界面性質、反應微觀機制和光誘導電荷動力學等方面的探索。

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近日，大連大學周新教授等研究人員從理論角度綜述了金屬氧化物光催化材料中電荷分離與轉移的最新研究進展。

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該綜述從提高材料光催化性能角度出發，介紹了研究光催化材料各種物理化學性質的常用理論和計算方法。

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討論了控制半導體尺寸和形貌對光催化材料體相和表面的電荷遷移率的影響、構建異相結以促進界面電荷轉移的微觀機理、助催化劑在復合光催化體系中的作用。

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并從計算材料設計和對構效關系的理論認識出發，展望了光催化分解水材料的理論研究所面臨的機遇和挑戰。

相關結果發表在ChemCatChem上，DOI: 10.1002/cctc.201900567

原文鏈接如下：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/cctc.201900567