小心区分光催化和电催化

在催化领域，研究者常用驱动化学反应的外界能源形式来对催化过程进行分类，常见的包括光催化、热催化和电催化，就对应于光能、热能和电能作为驱动能。从我过去的催化学习来看，不同激励方式对应的催化机制差别甚大，响应的催化剂设计也适用的原理有相同，也有不同。

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对于光催化和电催化的差异，我简要概括三点，供朋友们参考：

1 最本质的就是能源转化形式不同，光催化是光能转化为化学能，而电催化是电能转化为化学能，这就导致对外界提供的能源，利用机制就根本不同。具体讲，光能的吸收大部分需要借助电子跃迁与激发，因为反应中实际参与反应的是激发后的电子与空穴，而电催化是借助外电压，通过构建外电路和电场而直接施加到反应物种上；

2 催化剂显著不同：光催化因为需要吸收光子的能量，往往采用具有合适禁带宽度的半导体，其光吸收能力与转移光生电子/空穴的能力直接决定了催化性能好坏，其中一个核心指标就是价带、导带的带边位置，而电催化不涉及此类激发行为，但需要有电子作为反应物或产物直接参与反应，催化性能往往与催化剂的导电性、局部活性位的化学活性密切相关；

3 化学本质显著不同：光催化本质是激发态化学，不是基态化学，即反应中电子或空穴不同于其稳定的基态，因此显著受到激发态稳定性的影响，光生载流子的寿命、迁移与复合行为往往是考察的重点，而电催化属于基态化学，绝大部分不需要考虑电子的激发以及寿命问题。

对于如何采用DFT方法计算光催化和电催化，并准确理解计算结果，有基本的共同规范，也有因具体反应而特殊的考量。光催化计算更多的会关注半导体性质，而电催化对化学基元过程有更多考量。希望系统学习，可以关注计算老司机课堂相关课程。