半导体光催化是一种绿色可持续的技术，对解决环境污染和能源短缺具有重要意义。但是集光效率低，电子-空穴对快速重组以及光催化剂表面反应活性低等普遍问题制约了其发展。由于其独特的表面和电子特性，薄层光催化剂可以很好地解决半导体光催化障碍。近日，昆士兰大学王连洲，纽卡斯尔大学Ma Tianyi等人总结了薄层光催化剂的各种制备策略，重点介绍了优化薄层材料光催化性能的方法。此外，总结了薄层材料光催化应用，即水分解，CO₂还原，N₂固定和氧分子活化。最后，根据薄层光催化剂的最新研究，讨论了它们的未来发展与面临的挑战。

文章要点：

1）总结了近年来薄层光催化剂的最新进展，将它们分为含金属的和不含金属的薄层光催化剂，含金属的薄层光催化剂包括：金属和混合金属氧化物，铋基材料，金属硫族化物，层状双氢氧化物，金属有机层以及MXene材料。不含金属的薄层光催化剂包括：元素半导体光催化剂，石墨碳氮化物（g‐C₃N₄），六方氮化硼以及共价有机框架（COF）。同时，讨论了自上而下和自下而上两种合成方法的优点与缺点。

2）总结了薄层光催化剂的合成策略包括：（1）自上而下：微机械切割，液体剥落以及其他自上而下的合成策略（如热氧化剥落，化学剥落和气体剥落方法）；（2）自下而上：模板法，水/溶剂热合成法以及表面活性剂自组装方法。

3）总结了改善薄层材料光催化性能的策略包括：薄层光催化剂的表面工程（表面缺陷、表面修饰、掺杂以及晶面控制）；通过薄层材料结结构优化光催化性能（p–p和n–n异质结、p–n异质结、肖特基结、Z型异质结、同质结和小平面结）。

4）总结了我们总结了薄层光催化剂在水分解，CO₂还原，N₂固定和分子氧活化等方面的优异光催化性能的最新应用进展。

5）总结了薄层光催化剂研究面临的挑战包括：（1）进一步开发其他具有独特光化学反应物理化学性质的新兴薄层材料；（2）用简单的方法大规模制造具有原子厚度的薄层光催化剂；（3）由于在合成过程中很难确定缺陷的位置，因此，需开发可控的缺陷策略；（4）由于厚度超薄，因此，可以结合理论计算和先进的原位表征方法，进而深入地探索薄层材料促进光催化过程的机理；（5）迄今为止，只有少数薄层光催化剂可以有效地实现整个水分解的光催化反应。因此，需开发有效的薄层光催化体系以实现水分解。

Sun, X., Huang, H., Zhao, Q., Ma, T., Wang, L., Thin‐Layered Photocatalysts. Adv. Funct. Mater. 2020

DOI：10.1002/adfm.201910005

https://doi.org/10.1002/adfm.201910005