尖晶石结构催化剂因其独特的电子结构、结构灵活性、光响应和磁响应，已成为可持续能源转换和环境修复领域极具前景的多功能材料。尽管尖晶石结构催化剂在光催化和电催化系统中的应用研究已经很多，但其在光电催化能源与环境应用中的新兴作用尚未得到全面综述。此外，在光热和磁场存在下，尖晶石电极的协同光电催化系统尚未得到深入讨论。

据此，我校材料科学与工程学院博士生李文峰在吕国诚教授和陈代梅教授的指导下，综述了该尖晶石材料在光电催化领域的相关研究，系统地总结和分析尖晶石基材光电极材料在光电催化能源和环境中的应用，重点介绍了利用光热和磁场（单独和协同作用）的先进策略，以提升光电催化效率和稳定性：

1. 系统总结了尖晶石基光电极材料在光电催化水分解、二氧化碳还原反应、氧还原反应、氮还原反应及污染物降解中的应用。

2. 深入分析了光热场协同光电催化的机制，通过局部加热调节尖晶石带隙，加速载流子分离并提高表面反应效率从而提高光电催化系统效率。

3. 深入分析了磁场协同光电催化的机制，利用铁磁性尖晶材料的负磁阻效应、洛伦磁力和自旋极化实现载流子动力学调节和表面反应中间体调控。

4. 深入讨论尖晶石材料在光热转换与磁响应特性之间的协同作用，利用互补机制增强尖晶石光电极的光电催化性能。

本文通过将材料设计与外部场工程相结合，为开发协同太阳能、热能和磁能的下一代智能尖晶石催化剂提供了深刻的见解，为可持续能源-环境系统铺平了道路。

图1 尖晶石光电极在光电催化能量转换与环境中的应用及其光热与磁效应的协同促进作用

图2 PEC系统反应机制及其在能源与环境领域的应用示意图

图3 光热场驱动光电催化系统示意图（增加光吸收、加速载流子分离、减少反应能垒）

图4 磁场增强光电催化系统示意图（负磁阻效应、洛伦兹力、 自旋极化）

上述研究成果发表于材料领域国际权威期刊《Journal of Materials Chemistry A》上：Wenfeng Li, Guocheng Lv*, Meng Liu, Fanyue Zhao, Zetian He, Guihong Li, Wenping Wang, Daimei Chen*, Libing Liao. Spinel-Structured photoelectrodes for photoelectrochemical energy and environmental applications: synergistic photothermal-magnetic effects, Journal of Materials Chemistry A, DOI: 10.1039/D5TA02278A. [IF 2024= 9.5]

全文链接：https://doi.org/10.1039/D5TA02278A