空心多壳结构（HOMSs）是近年来发展起来的具有结构优势的微纳米结构。其中具有纳米亚基的自承式3D结构保证了结构的稳定性，防止了反应过程中的聚集；HOMSs内部的多次散射增强了其捕光能力，降低了光穿透的能量；薄壳减小了载流子的传输距离，抑制了电荷重组；具有大表面积的多孔壳可以实现快速的传质，并提供高度可及的表面位置，从而加速表面/界面反应。其独特的结构优化了有效的表面和质量传输为制备光催化剂提供了一个很有前途的平台。迄今为止，尽管基于光催化应用中的HOMSs材料的设计已经进行了大量研究，其理化性质对光催化过程中特定动力学或高能瓶颈的影响尚未得到全面总结，这对于进一步发展高效的HOMSs光催化剂至关重要。

有鉴于此，中科院过程工程研究所王丹研究员，吉林大学冯守华院士综述了面向光催化应用的HOMSs催化剂的研究进展及面临的挑战。

文章要点

1）作者简要介绍了HOMSs的制备工艺，特别是顺序模板法（STA），然后总结了优化传质和有效比表面积两个提高光催化性能的关键参数。

2）作者重点总结了提高HOMSs光催化性能的合理设计（组成可控、纳米微结构调控以及在外壳中嵌入异质结），并列举了HOMSs材料在光催化中的应用，揭示了HOMS光催化剂的研究趋势。

3）作者最后指出HOMSs光催化剂的实际应用仍然面临着一些挑战，主要包括：（i）对HOMS精细微纳米结构的精准控制，需要对STA有更深入的认识；（ii）在不同的壳层中精准构建不同成分的异质结仍然很难；（iii）揭示HOMSs的光催化机理，需采用原位表征方法来跟踪光物理和化学转化过程。此外，作者强调HOMS的时空排序特性，对该特性的深入研究将有助于开发针对特定光催化应用的新材料。

Yanze Wei, et al, Steering Hollow Multishelled Structures in Photocatalysis: Optimizing Surface and Mass Transport, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202002556

https://doi.org/10.1002/adma.202002556