人工光合作用能将太阳能转化为氢能，在实现碳中和与可持续发展方面发挥着不可或缺的作用。
然而，液-固-气三相体系中的析氢反应（HER）受到光吸收不足、传质阻力、逆反应及副反应等限制因素的制约。这些因素共同阻碍了太阳能到氢能的转化效率超过10%，进而影响了其潜在的工业应用。
开发能够直接将水蒸气分解为氢气的气/固两相体系，是应对这些挑战的一种颇具前景的策略。近年来，该领域已取得显著进展，但仍缺乏全面且系统的综述。
2025年10月9日，天津大学巩金龙、于涛在国际知名期刊Advanced Functional Materials发表题为《Recent Advances of Photocatalytic Hydrogen Evolution via Water Vapor Splitting》的综述，Yuchen Guo为论文第一作者，巩金龙、于涛为论文共同通讯作者。
本文综述了光催化分解水蒸气的基本机理、该领域的前沿进展及各类应用，探讨了驱动这些过程的多种水蒸气产生方法的组织方式。
此外，本文还提出了提高光催化效率的策略，重点关注提高水蒸气产生效率和设计高效光催化剂这两个方面。
本综述为光催化分解水蒸气的未来发展提供了所需的理论指导，从而为构建可持续且环境友好的能量转换系统贡献力量。
图1：a）光催化析氢机理图。b）光催化液态水分解与水蒸气分解示意图。
图2：不同类型光热载体的热能产生机理：a）半导体，b）等离激元金属，c）共轭聚合物。
图3：气-固体系相较于液-固-气体系的优势示意图。
图4：a）负载助催化剂CoOOH/Rh、涂覆TiOx或TaOx的SrTiO3: Al示意图。b）水蒸气进料条件下的长期稳定性实验。c）用于光催化水蒸气分解的吸湿性共价有机框架（COFs）示意图。d）水蒸气分解光反应器示意图。e）固态Py-HMPA@Pt的析氢反应（HER）速率。
图5：a）用于水蒸气分解的C-MF@CIZS@Ru示意图。b）不同温度（25 ℃、50 ℃、70 ℃）下析氢反应（HER）路径中吉布斯自由能的密度泛函理论（DFT）计算结果。c）不同钌（Ru）负载量下所制备样品的析氢反应（HER）速率。d）三相1NC纳米棒体系、1NC/AMS-sink体系、1NC/MS体系与1NC/AMS气-固两相反应体系的析氢反应（HER）速率对比。e）二维层状材料（2DLMs）的析氢反应（HER）速率。f）二维层状材料（2DLMs）中光催化水蒸气分解的机理。
总之，本文综述了光催化水蒸气分解制氢的最新进展，探讨了其基本原理、面临的挑战以及提高光催化效率的策略，重点讨论了水蒸气生成方法和高效光催化剂的设计。
文章系统总结了光催化水蒸气分解的机制，分析了限制其发展的因素，并提出了多种提高效率的策略，包括改进水蒸气生成效率和设计高效光催化剂。
该研究为光催化水蒸气分解制氢的未来发展提供了理论指导，有助于建立可持续和环境友好的能源转换系统。
Recent Advances of Photocatalytic Hydrogen Evolution via Water Vapor Splitting. Adv. Funct. Mater., 2025. https://doi.org/10.1002/adfm.202522276.
