对太阳能利用而言，开发高效、廉价的直接水分解光催化剂是一个巨大的挑战。虽然一些无机半导体显示出非常有前途的活性，但是许多无机半导体具有量子效率低和阳光吸收不足或存在环境危害的问题。近年来，共轭高分子纳米材料由于其易于实现的分子功能化、可调谐的光电子性能和良好的化学稳定性，迅速成为光催化领域的热门材料之一。

有鉴于此，新加坡国立大学刘斌教授等人，综述了近年来用于太阳能水分解的共轭聚合物纳米材料的最新进展，讨论了与水光解相关的研究机会，以及该领域的前景和挑战，以进一步激发水分解的研究。

本文要点

1）简要阐述了共轭聚合物材料光催化水分解的可能机理，介绍了不同类型共轭聚合物纳米材料的可控制备及其光催化产氢性能的提升策略，包括聚合物纳米片，聚合物量子点，共轭聚电解质，聚合物纳米复合材料等。介绍了共轭聚合物纳米光催化剂在水氧化和全分解水等领域的最新研究进展。讨论了聚合物纳米材料在太阳能水分解领域面临的挑战与机遇，并对该领域未来的发展方向进行了展望。

2）除了光催化产氢，共轭聚合物纳米材料在光催化水氧化及全解水方面也受到了重视。然而，水的氧化过程涉及四电子转移过程，且反应需要很高的活化能，因此开发有效的光催化剂仍面临较大的挑战。

3）虽然近年来，共轭聚合物纳米材料在太阳能水分解领域得到了快速的发展，但仍存在很多挑战。例如，聚合物的光催化效率还有待进一步提高，光催化机理有待进一步探索，更多原位表征手段，如超快光谱技术用于直接监测在光催化反应过程中激子产生动力学，有助于揭示聚合物太阳能水分解的内在机制。另外，研究表明纳米聚合物光催化水分解所产生的氢气或氧气可以有效抑制癌细胞的存活。因此，聚合物纳米光催化技术有望将来在癌症诊疗研究中发挥重要作用。

参考文献：

Chunhui Dai et al. Conjugated Polymer Nanomaterials for Solar Water Splitting. Advanced Energy Materials, 2020.

DOI: 10.1002/aenm.202002474

https://doi.org/10.1002/aenm.202002474