CO2的光还原反应过程中转化率较低，目前难以实现应用，其中关键的问题在于光的利用局限性。从理论上来说，光催化剂无法同时实现广谱吸收和合适的能带结构，无法同时有效的进行CO2还原和H2O氧化，中国科学技术大学谢毅、孙永福等综述了使用可见光和近红外光进行CO2光还原反应，和合适的催化剂能带结构。作者对窄能带结构光催化剂中，特别是UV光和可见光中缺陷位点能级、掺杂组分的能级作用，Z型异质结光催化体系中能量更低的导带/能量更高的价带作用。随后，作者对半导体光催化剂中红外区间的中间态能带/部分占据的导带进行总结。
本文要点：
（1）可见光CO2还原的策略。
窄带半导体光催化剂的可见光催化：介绍了一种有机曙红Y/有机共轭聚合物体系，具有400~600 nm的光吸收性能，同时具有CO2还原和H2O氧化功能，实现了CO2还原为CO。原子厚度的SnS2和CuIn5S8材料同样展现了可见光CO2还原为CO的能力。
光催化剂的缺陷催化作用：氧缺陷型TiO2被用于CO2还原反应，结果显示缺陷态产生了具有可见光吸收性能的缺陷态，实现了CO2还原反应。此外，原子级厚度的BiOBr材料被发现能够用于可见光中的CO2转化反应，材料中的氧缺陷提升了可见光响应性能，在价带和导带之间生成了一些缺陷态，提高了CO2还原为CO的性能。Cr-CeO2介孔结构材料同样可以用于可见光中CO2还原反应，Cr的掺杂在CeO2中制造了缺陷位点，展现了较好的生成CO和CH4活性。
（2）Z型异质结可见光催化体系。Cu2O/WO3复合材料在可见光中通过界面上的电荷转移过程，实现了CO2还原为CO，H2O氧化为O2。酞菁锌/BiVO4复合纳米片材料显示，能够高活性的将CO2还原为CO和CH4。
（3）红外光催化反应体系。
光催化剂的中间能带在IR光还原CO2中应用：在WO3中引入氧缺陷，实现了生成中间能带，实现了红外光将CO2还原为CO。
导电型IR光催化剂：导电型光催化剂中的载流子浓度和导电型都较高（传统半导体光催化剂的数个数量级的提高），能带接近为零，能够实现红外光的激发。原子厚度CuS材料具有红外光激发产生最低非占据能带中的电子，实现了CO2还原为CO。金属相原子级厚度CoN材料显示同样具有红外光中的CO2还原作用。
参考文献
Xingchen Jiao, Kai Zheng, Zexun Hu, Yongfu Sun*, Yi Xie*
Broad-Spectral-Response Photocatalysts for CO2 Reduction，ACS Cent. Sci. 2020
DOI: 10.1021/acscentsci.0c00325
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c00325
