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南大Nano Lett.: 鉍空位誘導的BiOCl用于直接高效光還原空氣中的CO2

通過人工光合作用光催化CO₂轉化為碳質燃料有利于減緩全球變暖和可再生資源的產生。然而，用于高效人工光合作用的特殊CO₂捕獲裝置總是需要高成本。

為了直接從自然空氣中實現高效的光催化CO₂還原(PCR)，南京大學周勇、Liuqing Yang等報道了一種由納米片組裝而成玫瑰狀的BiOCl，其富含Bi空位(V_Bi)(VBOC)，活性{001}面幾乎完全暴露。

V_Bi為玫瑰狀BiOCl提供了大量的吸附和催化位點，從而提升了CO₂吸附和還原能力。VBOC在空氣中表現出優異的光催化CO₂還原(PCR)性能，在300 W Xe燈照射下5小時內CO的生產速率達21.99 μmol g^-1 h^-1。

VBOC的PCR值分別是合成BOC(9.64 μmol g^-1 h^-1)和商業BOC (1.92 μmol g^-1 h^-1)的2.28倍和11.45倍。

實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，Bi陽離子晶格缺陷的合理產生和調控可以顯著增強質子對空位的吸引力，從而產生更多的活性表面并調整BiOCl的電子結構以實現有效的載流子分離，從而在空氣中產生優異的CO₂的吸附和PCR性能。

該工作提出了一種利用空氣設計和構建PCR光催化劑的陽離子空位引入策略，無需任何額外的氣體壓縮設備，從而減少碳排放。

Bismuth Vacancy-Induced Efficient CO₂ Photoreduction in BiOCl Directly from Natural Air: A Progressive Step toward Nature Photosynthesis. Nano Letters, 2021. DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03249

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