由于通过光电化学的方法进行制氢、合成氨、CO₂还原等反应能够使用取之不尽的太阳能作为能量来源，以环保的方式在温和反应条件制备高附加值化学品，因此受到人们的广泛关注，为解决碳中和提供了一种可行方法。目前人们通过改善光吸收和电荷分离/传输，实现了光电化学器件性能的显著发展进步，但是光电催化剂的原子尺度设计方面仍比较缺乏，因此对光电化学系统的光-能量转化整体效率产生巨大限制。

有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋，天津大学凌涛、尹鹏飞等综述报道，首先总结光电催化领域机理的基本原理，对目前原子尺度设计光电催化剂的相关进展进行总结，包括缺陷、掺杂、晶面、应力、单原子等，改善光电催化反应的选择性和催化反应活性。此外，对目前光电催化体系面临的挑战和未来的光-能量转换体系的研究方向进行展望和讨论。

本文要点：

（1）

作者对HER、NRR、CRR三个关键反应的反应机理进行讨论，对缺陷、杂原子、晶面、应力、单原子等如何调控光电催化剂的电子结构进行理解。

（2）

此外，作者对如何进一步发展光电催化体系进行展望，提出可行的发展方向，总结目前该领域中仍存在的挑战。

该综述为设计和优化光电催化剂用于研究、发展高效率光电催化体系提供指导。

参考文献

Erling Zhao, Kun Du, Peng-Fei Yin, Jingrun Ran, Jing Mao, Tao Ling, Shi-Zhang Qiao, Advancing Photoelectrochemical Energy Conversion through Atomic Design of Catalysts, Adv. Sci. 2021, 2104363

DOI: 10.1002/advs.202104363

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202104363