作为一种利用可再生太阳能驱动化学反应的方法，光催化技术是一种吸引人的战略，可模仿天然光合作用系统来解决能源和环境问题，从而实现碳循环和增值CO₂的利用。在近几十年的探索中，由于二维纳米材料具有独特的结构特性，在光催化二氧化碳还原方面得到了广泛的研究。

有鉴于此，华中科技大学夏宝玉教授、游波教授和李忠安教授等人，从缺陷工程、表面修饰和杂化结构的角度，按照光催化剂从内到外的设计顺序，综述了二维纳米材料光催化剂修饰策略的研究进展。这些方法可以扩大光吸收的范围，促进光生载流子的分离，增强对CO₂的吸附和活化，从而有效提高光催化效率。还讨论了开发改性2D光催化剂的未来挑战和机遇。

本文要点

1）从传统的石油化工支撑的产业链到碳中性经济的全球转型迫在眉睫，这使得二氧化碳的人工光固定转化为有价值的能源密集型化合物成为当务之急。概述了从2D光催化剂的内在工程到引入用于CO2光催化的外来组分的逐步发展过程，按照各种调整策略设计2D光催化剂的最新进展，包括缺陷工程，表面改性和混合结构。更具体地说，这三个部分是作为空位工程，杂原子掺杂，表面功能化，金属配合物修饰，助催化剂利用和异质结结构的融合而展开的。由于改善了光激发、电荷迁移、反应物吸附和活性位点富集，二维光催化剂的这些修饰策略可以作为对主要修饰的细微调整，以使其相对于未修饰的对应物具有更好的光催化性能。

2）尽管人们对这一领域的关注和努力不断增长，但用于转化CO₂的持久性高活性，选择性2D光催化剂的探索仍处于发展阶段，仍有许多严峻的挑战需要克服。首先，应广泛开展机理研究。其次，合理选择二维半导体和改性剂是寻找具有预期光催化CO2性能的杂化体的前提。第三，0D/2D、1D/2D和2D/2D结合之间的紧密接触的形成对电子在界面上的迁移具有重要意义，这决定了载流子的分离和光催化量子效率。第四，在精确控制厚度和表面结构的情况下，实现高效二维光催化剂的大规模生产的简易和经济技术将面临重大挑战。最后，光催化技术的可预见的创新也需要从纳米台式科学发展到更接近工业应用的宏观电极和器件水平。

3）随着合成方案和表征方法的并行发展，具有调节策略的二维光催化剂的构建在光催化CO₂还原方面具有巨大潜力。由于在将最先进的光催化剂扩展到潜在的光催化应用方面存在着巨大的差距，因此应该在实验室规模的实验进展与工业化之间取得平衡。

总之，该工作对二维纳米催化CO₂光催化转化的进一步研究提供有益的指导。

参考文献：

Yansong Zhou et al. Engineering 2D Photocatalysts toward Carbon Dioxide Reduction. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202003159

https://doi.org/10.1002/aenm.202003159