在自然界中，光的顺序采集广泛存在于能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物比如蓝细菌中，以最大程度地吸收光并提高光合作用效率。

受自然界的启发，南京邮电大学黄维院士，中国科学院过程工程研究所，国科大王丹研究员报道了首次实现了具有光连续捕获能力的异质空心多壳结构（HoMSs）的设计和合成。实验结果清楚地表明四壳TiO₂-Cu_xO空心结构（4S-TCHoMSs）和三层CeO₂-CeFeO₃中空结构（3S-CFHoMSs）表现出令人印象深刻的增强的光收集能力。选择水分解作为模型反应，经过精心设计的HoMSs可以显著提高光利用率，并大大提高催化性能。

文章要点：

1）提出了从外壳到内壳以及从单个纳米颗粒亚基的外部到内部的顺序吸收光的新概念，可以有效地改善光吸收，减少光热转换并减少载流子重组，从而显著提高光转换效率。外壳上的从外向内逐渐增加的Cu/Ti比值使外壳能够顺序吸收弱渗透性短波长光，而内壳能够顺序吸收强渗透性长波长光，从而拓宽了光吸收光谱并增强了光吸收能力。氧空位和CeFeO₃主要存在于多壳结构（CFHoMSs）的表面，这使得可以从中获取每种氧空位和CeFeO₃。 纳米粒子亚基可从边缘到内部依次收集光，从而使CFHoMSs具有可见光响应并扩大了作用谱。

2）4S-TCHoMSs和3S-CFHoMSs增强了光催化水分解性能，具有增强的顺序集光能力和其他结构优势包括：（i）薄壳缩短了光生载流子的扩散路径，并促进了电子-空穴的分离；（ii）中空结构的好氧表面有利于水的吸收和气体的解吸，从而提高了表面反应的动力学速率；（iii）产生具有独特特征的TiO₂和Cu_xO的异质结构（0D纳米粒子构成3D壳并相互支撑以构造3D中空结构），并且大大降低了界面电荷转移和整体电荷转移阻力。

Yanze Wei, et al, Efficient sequential harvesting of solar light by heterogeneous hollow shells with hierarchical pores, National Science Review, 2020

DOI：10.1093/nsr/nwaa059

https://doi.org/10.1093/nsr/nwaa059