【研究背景】

太陽能過氧化氫（H2O2）生產因其安全性、成本效益、環保性和可持續性而引起了越來越多的研究興趣。H2O2的合成主要依賴于水、氧氣和太陽能等可再生資源，從而減少了浪費。釩酸鉍（BiVO4）在各種氧化物半導體中脫穎而出，在可見光下通過直接雙電子氧還原反應（ORR）和雙電子水氧化反應（WOR）途徑選擇性生產H2O2。在過去的十年里，使用BiVO4基材料在太陽能H2O2生產中取得了重大進展。本文探討了基于BiVO4的光催化劑在H2O2生產中的進展，重點介紹了光催化粉末懸浮（PS）和光電化學（PEC）系統，代表了非均相人工光合作用的主要方法。概述了基本原理、性能評估方法、光催化劑和光電極開發以及反應條件的優化。雖然異質結、摻雜、晶面工程、助催化劑負載和表面鈍化等不同策略已被證明在增強H2O2生成方面是有效的，但本文對它們在PS和PEC系統中的相似和不同實施提供了見解。還討論了該領域的挑戰和未來前景，以促進合理設計用于可見光下H2O2生成的高性能BiVO4基光催化劑和光電極。

目前，該文以“Solar-Driven Hydrogen Peroxide Production via BiVO4-Based Photocatalysts”為題在《Advanced Science 》 上發表。

【文章解讀】

【文章總結】

該文展示了人工光合作用因其安全性、經濟可行性、環境友好性和長期可持續性，為H2O2生產提供了一條有前景的途徑。它利用水、氧氣和太陽能作為主要資源，提供了一種清潔和可再生的方法。在這篇綜述中，我們評估了BiVO4基材料在該領域的最新進展，重點介紹了它們在PS和PEC系統中的應用，這是人工光合作用的關鍵方法。提供了一個全面的分析，包括基本原理、性能評估方法、光催化劑和光電極開發，以及每個系統特有的反應條件的優化。

盡管BiVO4具有很好的性能，但其性能受到固有限制的阻礙，如電荷載流子分離和遷移率差。為了緩解這些挑戰，已經探索了各種材料設計策略，包括摻雜、異質結形成、助催化劑添加、晶面工程和表面鈍化。這些策略應用于PS和PEC系統，以提高BiVO4對H2O2產生的光催化活性。然而，如表4所示，這兩個系統的實現方式不同。雖然摻雜和異質結形成是這兩種方法的常見策略，但其他方法是專門為滿足每種系統的獨特要求而量身定制的，突出了優化BiVO4生產H2O2效率所需的微妙策略。

通過PS和PEC系統開發用于太陽能H2O2生產的BiVO4基材料的關鍵因素，對未來的工業應用至關重要。應對這些挑戰對于將技術推向工業實施至關重要。這篇綜述論文有望指導高性能光催化劑的開發，特別是專門為PS和PEC系統量身定制的BiVO4基材料。通過提供該領域的全面概述，它為研究人員探索其他潛在的太陽能驅動H2O2生成光催化劑提供了一個有價值的框架。

【文獻來源】

https://doi.org/10.1002/advs.202407801