氢过氧化物（H2O2）是一种在多个领域具有广泛应用的重要化合物，包括漂白[1]、环境修复[2]、[3]、医疗消毒[4]、[5]、燃料电池[6]、[7]、[8]以及有机/无机过氧化物的合成[10]。作为一种绿色氧化剂，H2O2具有显著的优势，如高活性氧含量（高达47 wt% [11]）、环保的分解产物（H2O和O2）、优异的水溶性、便捷的储存方式、无碳特性以及强大的氧化能力[6]、[7]、[8]、[9]。此外，其高能量密度使其在燃料电池应用中特别具有吸引力[9]。鉴于其多功能性和可持续性，H2O2被认为是世界上最重要的100种化学品之一[12]。
目前工业上生产H2O2的主要方法是蒽醌（AQ）法，这是一种涉及氢化、氧化、提取和纯化的多步骤过程。然而，该方法能耗高，依赖于贵金属催化剂，需要加压的氢气，并且会使用大量有机溶剂，从而产生有害副产品（例如2-乙基蒽醌、叔丁基尿素和间甲苯异构体）[13]、[14]。这些缺点使得AQ工艺在环境上不可持续。其他方法，如利用贵金属催化剂直接从H2和O2合成H2O2，也面临高成本、H2/O2混合物的爆炸风险以及选择性低等问题，阻碍了工业化的进程[15]、[16]、[17]、[18]。尽管电化学合成可以消除爆炸风险，但其电力消耗仍然是一个主要限制[19]。因此，迫切需要开发成本低廉、环保且安全的H2O2生产方法。光催化H2O2生产作为一种极具前景的解决方案应运而生，因为它仅使用丰富的水和氧气作为原料，并以太阳能作为驱动力[20]。这种方法克服了AQ法、直接合成法和电化学合成法的关键局限性，同时实现了太阳能向可储存化学能的直接转化[21]、[22]。此外，其无副产物的操作方式以及现场生成H2O2的能力显著降低了与传统生产和运输相关的环境风险。
在过去十年中，光催化H2O2生产已成为一个快速发展的研究领域。如图1所示，2015年至2025年间关于光催化H2O2合成的发表论文数量显著增长。年度发表量在2025年约为2015年的14.5倍，这表明了科学界对这项有前景技术的兴趣日益增加。
在光催化H2O2生产中，选择合适的光催化材料对其效率至关重要。过去几十年中，开发出了许多光催化剂，包括TiO2 [23]、[24]、ZnO [25]、[26]、BiVO4 [27]、[28]、[29]、COFs [9]、[30]、Bi3O(PO4)2OH [31]和g-C3N4 [32]、[33]。其中，无金属的CN半导体因其独特的性质而备受关注：可调的形貌、适当的带隙（2.7 eV）以及类似石墨烯的二维层状结构[21]、[34]。CN在光催化应用中具有多种优势，包括易获得的前体、简便的合成方法、优异的物理化学稳定性和丰富的活性位点[35]、[36]。这些特性使其在各种光催化过程中得到广泛应用，如CO2还原[37]、[38]、氢气演化[39]、[40]和污染物降解[41]、[42]、[43]、[44]。重要的是，CN在光催化反应过程中通过形成1,4-内过氧化物和超氧阴离子（·O2–）表现出高选择性[45]、[46]。光催化H2O2生产的效率主要取决于三个关键因素：（1）光吸收、（2）电荷分离和（3）表面氧化还原反应[47]。然而，通过高温聚合合成的传统CN往往存在结构无序的问题，导致光吸收范围窄、电荷重组快以及比表面积/表面反应速率有限[48]、[49]、[50]。为了解决这些问题，研究人员开发了多种改性策略，包括形貌调控[51]、缺陷控制[52]、掺杂[53]、[54]、[55]，以及通过共催化剂（碳量子点、金属及其化合物）[56]、[57]和异质结形成（II型[58]、[59]、Z型[60]、[61]和S型[62]、[63]配置）构建复合光催化剂
尽管关于H2O2光催化生产的出版物（包括综述）数量不断增加，但由于潜在中间途径的复杂性，反应机制仍难以阐明。此外，目前还缺乏针对提高CN光催化H2O2生产性能的改性策略的全面总结。因此，及时传播包括新型基于CN的材料和创新策略在内的最新进展也非常必要。因此，在本综述中，我们首先系统地探讨了H2O2光催化合成的机制。然后，我们全面总结了提高CN催化性能的五种关键策略：（1）形貌调控、（2）缺陷工程、（3）元素掺杂、（4）表面修饰/功能化以及（5）异质结/同质结的构建。通过批判性地分析基于CN的光催化H2O2生产的当前研究进展，本综述旨在提供有价值的见解，并为这一新兴领域未来的研究方向奠定基础。
