金属氧化物中的氧空位:先进催化剂设计的新进展

• 作者: 于岩 余家国 庄国鑫 庄赞勇 陈雅文
• 来源期刊: 中国科学:材料科学(英文版)
• 学科: 化学
• 关键词: CO2还原 金属氧化物 催化剂设计 催化材料 氧空位 电荷分离 催化过程 材料缺陷
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 页码范围: 2089-2118
• 页数: 30页
• 分类号: O643.36

摘要

高效、稳定的催化材料有望解决日益严峻的环境污染和能源危机问题.金属氧化物具有高稳定性、低成本以及高催化活性等优点,在能源转换和环境净化等领域有广阔的应用前景,已广泛应用于H2O裂解、CO2还原、固氮以及污染物的高级氧化等催化领域中.氧空位作为金属氧化物中普遍存在的一种内在缺陷,被证实可显著影响甚至改变材料的物理化学性质,是调控催化剂结构和催化性能的有效手段.深入了解催化材料氧空位的调节以及氧空位对催化性能的作用机制,为设计出高效金属氧化物催化剂提供重要理论基础.本文综述了近年来调控氧空位的基本原理和控制因素,介绍了氧空位的结构与催化活性的基本关系,包括如何影响材料的光吸收、电荷分离和反应物的吸附活化等,着重介绍了氧空位的形成机制及其对金属氧化物催化特性的影响.同时,我们还对多组分催化过程中,氧空位与其他类型催化组分间的协同催化机制进行了总结.最后,本文提出了材料缺陷工程在催化领域面临的机遇和挑战.