Фотокаталитические системы Z-схемы для солнечного расщепления воды

По мере того как человечество делает следующий крупный шаг в развитии возобновляемой энергетики, ученые активизируют усилия по освоению солнечной энергии. Предпринимаются многочисленные попытки имитировать естественный фотосинтез растений, преобразуя солнечную энергию в химическое топливо посредством процессов, аналогичных «Z-схеме». Искусственная реализация этой системы осуществляется в фотокаталитическом расщеплении воды по Z-схеме для получения водорода (H₂). В данном обзоре рассматриваются последние достижения в применении систем Z-схемы к фотокаталитическому расщеплению воды, с особым акцентом на роль электронного медиатора и ключевые факторы, повышающие фотокаталитическую эффективность. Обзор начинается с фундаментальных принципов расщепления воды по Z-схеме, после чего рассматривается путь развития трех поколений систем Z-схемы: 1) PS-A/D-PS (первое поколение), 2) PS-C-PS (второе поколение) и 3) PS-PS (третье поколение). Особое внимание уделено также масштабированию системы расщепления воды по Z-схеме — проблеме перехода «от листа к дереву», известной также как создание листовых фотокатализаторов Z-схемы. Представлено подробное исследование систем Z-схемы для достижения выделения H₂ — от первых разработок до современного состояния, — а также углубленное обсуждение ключевых проблем фотокаталитического расщепления воды по Z-схеме.