密度泛函理论在光催化中的一般应用

本文由中国科学院大连化学物理研究所的章福祥教授课题组撰写，系统综述了密度泛函理论（DFT）在光催化领域的应用。文章旨在通过DFT计算深入理解光催化反应中“组成-结构-功能”之间的关系，并为开发高效稳定的太阳能到化学能转换催化剂提供理论支持。背景介绍了全球能源危机和环境污染问题，强调了太阳能作为清洁能源的重要性。文章通过多个图表展示了DFT计算在分析半导体能带结构、掺杂和缺陷影响、光学吸收光谱等方面的应用，并讨论了DFT在揭示光催化反应机理和活性位点中的作用。尽管DFT在光催化领域取得了显著进展，但仍面临计算效率、成本和准确性等挑战。未来，多尺度模型和机器学习方法的发展有望进一步推动DFT在光催化中的应用。