Development of charge transfer mechanisms in high-low heterojunction

光催化技术在应对全球能源与环境挑战方面具有重大应用前景. 高低异质结的出现是该领域的一项关键性突破. 本文系统综述了高低异质结的概念、机理、制备策略、多元化光催化应用及先进表征技术. 高低异质结借鉴S型异质结与p-n结的核心原理, 在传统I型异质结基础上优化而成，可实现光生载流子的高效分离和迁移，同时保留高氧化还原活性物种, 从而显著提升光催化性能. 本文重点聚焦关键制备策略, 阐明其在构建具有定制化能带结构的异质结过程中的各自优势与局限性. 综述进一步强调了这类异质结在多领域应用中的优异性能. 通过按功能对先进表征技术与理论模拟方法进行系统分类, 本文对界面电荷动力学开展了多尺度分析, 并提供了原子层面的机理认知, 这些见解为材料设计与光催化机理阐释提供了关键指导原则. 最后, 本文围绕界面工程、先进表征及机器学习引导的材料发现等新兴研究前沿展开讨论, 旨在解决载流子复合与稳定性优化等长期存在的挑战. 本文期望通过这一系统性分析, 为具有新型电荷转移机制的高低异质结光催化剂提供基础性参考, 并为未来创新研究提供启发.