在当前全球变暖和能源短缺的背景下，依赖于丰富太阳能资源的半导体光催化，因其在包括水分解制氢、二氧化碳转化、氮固定、污染物分解等重要反应过程中发挥出重要的作用和其高效绿色无污染的催化特点，而受到科研人员的广泛关注。

然而，目前报道的光催化剂设计仍存在一些关键难点，如光生载流子的难激发、高复合率、低传输效率和低氧化还原活性，在实际设计中都应该被考虑在内。尽管面对这些痛点，研究人员已经提出了异质结工程、缺陷工程、形貌调控、元素掺杂、助催化剂负载等策略来设计优化高效低成本可规模化的半导体光催化剂，但是这些研究工作大都研究了催化反应前后的材料变化，而缺乏对反应过程中催化剂及其表界面反应中间体变化的研究，导致在催化剂稳定性和催化机理方面的了解仍不清楚。

近日，上海交通大学邬剑波课题组总结了目前报道的采用原位显微成像和原位光谱表征手段揭示光催化反应过程中催化剂材料变化以及催化剂表界面处反应中间体变化的工作，并分别针对显微成像和光谱表征两类重要的原位手段展望半导体光催化领域未来的挑战和机遇，希望能增强先进的半导体光催化剂的设计和原位表征手段间的密切联系以相互促进光催化领域和原位手段的协同发展。

该综述文章以题为 “In-situ monitoring of dynamic behavior of catalyst materials and reaction intermediates in semiconductor catalytic processes” 发表在Journal of Semiconductors上。

图1. 原位手段监控半导体光催化过程以用于太阳能转换和存储过程中的材料研究和机理揭示。

In-situ monitoring of dynamic behavior of catalyst materials and reaction intermediates in semiconductor catalytic processes

Zhen Fang, Yao Liu, Chengyi Song, Peng Tao, Wen Shang, Tao Deng, Xiaoqin Zeng, Jianbo Wu

J. Semicond. 2022, 43(4): 041104

doi: 10.1088/1674-4926/43/4/041104

Full Text: http://www.jos.ac.cn/en/article/doi/10.1088/1674-4926/43/4/041104

来源：半导体学报2022年第4期—半导体材料与器件的原位表征专题