碳化硅基异质结光催化剂研究进展

南灼澎1，董罡1, 2，周天祥1，李坤1，朱锦鸣1，廖文卓1，郭炜杰1，曾涛1, 2，陈云霞1, 2（1.景德镇陶瓷大学 材料科学与工程学院；2.先进陶瓷材料江西省重点实验室）

摘要：碳化硅(SiC)作为常见的半导体材料之一，凭借其可调控的带隙宽度(2.3 eV～3.3 eV)、优异的化学稳定性以及高载流子迁移率等突出特性，在光催化领域展现出巨大的应用潜力。然而，材料内部固有结构缺陷引发的光生载流子复合问题，成为其进一步应用的瓶颈。在近年研究中，构建异质结体系已成为突破该技术瓶颈的主流策略。本文阐述了SiC 基光催化异质结材料的研究现状与发展趋势。剖析SiC 不同晶体结构的特征及对光生载流子的影响；继而对当前主流的SiC 基异质结体系，包括传统的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型异质结，Z 型异质结，S 型异质结以及其他特殊异质结体系进行综述，并探讨各体系中光生电荷的独特转移机制；同时，针对SiC 基异质结材料在析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)、二氧化碳还原(CO2 Reduction Reaction, CRR)和环境污染物降解等典型光催化应用领域，深入探讨复合材料结构、性能与应用之间的构效关系。最后，针对当前SiC 基异质结构建过程中面临的挑战，如电荷转移机制解析不足、可控合成工艺有待完善等问题提出展望，旨在为开发新一代复合光催化材料和光催化技术的发展提供理论指导与技术参考。

关键词：碳化硅；光催化材料；异质结体系；光催化