在寻找廉价和地球丰富的光催化剂以利用太阳能从水中生产氢气时，共轭聚合物已显示出替代广泛使用的无机光催化剂的潜力。然而，聚合物光催化剂的光催化性能与无机光催化剂相比非常差。大多数有机光催化剂只有当牺牲电子给体(SED)到溶液中时才具有产氢活性，而且它们的高性能通常依赖于贵金属助催化剂(如Pt)的存在。为了实现低成本的绿色制氢，完全从水中进行无辅助制氢是将实验研究转化为实际应用的关键要求之一。尽管这是无机和有机两类光催化剂面临的普遍问题，但有机光催化剂大多是在半反应过程中进行研究的，到目前为止，在整体水分解制氢方面仍有待进一步研究。

有鉴于此，乌普萨拉大学的Tomas Edvinsson等人，综述了有机光催化剂用于全水分解的研究进展，讨论了限制有机光催化剂中全水分解的关键因素。

本文要点

1）首先讨论了有机光催化剂中全水分解的研究现状。在此基础上，讨论了4个基本的速率限制因素，并分析了管理每个关键因素以成功进行总水分解的可能途径。此外，还简要讨论了在报告制氢量方面存在的争议，并建议对性能和耐久性进行准确的光催化测量。最后，重点介绍了一些可实现目标10％STH转换效率的策略。

2）尽管有机光催化剂的历史至少可以追溯到1985年，在牺牲电子给体（SED）存在的情况下，有关低聚糖和聚对苯析氢的早期研究已经开展，但该领域自从2009年以后，在催化氮化碳材料之后才获得了巨大的吸引力。这导致了对氮化碳的大量后续研究，并通过引入共轭微孔聚合物，线性共轭聚合物，三嗪类材料，共价有机骨架（COF）及其异质结构，丰富了聚合物光催化剂家族。有机光催化剂有可能成为可持续和低成本生产氢气的首选催化剂。与无机光催化剂一样，如果反应体系的STH为10%，使用寿命为10年，年折旧率为4%，成本为102美元m^-2，那么有机光催化剂在大规模制氢中也可以有竞争力地应用。

3）为了提高有机光催化剂的HER和OER催化性能，需要合理设计新型有机催化剂，并通过原位、技术对模型催化剂进行基础和理论研究，在分子水平上深入了解电催化反应机理。提高半导体光催化剂的光催化性能的常用策略是将助催化剂与光催化剂相结合，分别提高HER或OER的速率。对于目前使用的有机半导体-电催化剂界面现象(即光学效应、表面复合、能带弯曲、界面电荷捕获和精确的反应机理)的理解还不够深入。目前对这些界面现象的理解是围绕定义明确的金属或半导体电催化剂展开的。然而，由于具有非传统的电子界面，这些现象并不总是能够直接转移到多孔、水合和氧化还原活性的固体有机材料上。有机光催化剂的结构设计仍然面临挑战，以适应光催化氧化还原反应的物理化学特性。

参考文献：

Mohammad Ziaur Rahman et al. Revisiting the Limiting Factors for Overall Water‐Splitting on Organic Photocatalysts. Angew., 2020.

DOI: 10.1002/ange.202002561

https://doi.org/10.1002/ange.202002561