表面工程光催化剂：通过耦合半导体、共催化剂和物理修饰实现更高稳定性和产率

通过将半导体、共催化剂和物理修饰相结合，表面工程的光催化剂比单一半导体催化剂具有更好的稳定性和更高的产率。贵金属作为强大的共催化剂，在增强双功能性能和改善表面等离子体共振效应下的可见光吸收方面发挥作用。然而，贵金属稀缺和高昂的成本限制了它们的实际应用。这个问题可能会增加对基于丰富材料合成光催化剂和光电极的兴趣。 此外，还必须探索其他基于丰富材料的金属作为共催化剂和/或阴极，以减少质子/水分子生成H2。特别是在光催化系统中，必须调整合适的牺牲试剂（有机污染物）-半导体催化剂对，以提高H2的产生量，基于它们在催化剂表面的吸附倾向和氧化能力。光催化和光电催化系统可以在可见光照射下产生高H2产率。然而，在光催化系统中实现了更高的H2产率，这使得研究人员能够进一步优化PEC系统中阴极腔的电解质，使其产生比PC系统更高速率的H2。PC系统中的TiO2和g-C3N4基异质结构以及光电催化系统中的BiOV4和WO3基电极具有高效且稳定的特性。 因此，未来的研究必须致力于调整它们的表面性质和减小带隙，以提高其在双功能性系统中的效率。未来的研究兴趣包括利用无贵金属、化学稳定、丰富材料来源和对可见光敏感的新型光催化剂和电极材料，在无氧条件下从废水中产生H2。在这种情况下，光反应器的配置可以在单相中同时进行氧化和还原反应中起到重要作用。 总而言之，为了正确比较不同的光催化和光电催化系统，需要采用具有代表性参数和建模尝试的标准方法来解决水-能源不可分割问题。该领域报告的大多数研究都着重于目标有机污染物的氧化，仅代表了概念的证明。为了逃离概念验证的窗口，一种从实际废水中产生H2的经济高效的双功能系统应该利用无贵金属、具有化学稳定性、丰富来源和对可见光敏感的材料，可以利用直接太阳光来解决能源和环境问题。