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光催化CO₂反應為緩解能源危機和減少CO₂排放提供了一種可持續的方法。人們目前已經開發了許多光催化劑，其中鹵氧化鉍由于其晶體可調性和光催化性能高度依賴于其組成結構而被認為是一個有前途的材料。然而，活性位點不足和電荷分離效率低限制了它們的進一步應用。卟啉基單原子層(PML)材料在光催化活性位點的靶向設計方面顯示出巨大的應用前景。在催化劑表面引入PML有望使催化劑具有高密度的活性中心。

此外，許多研究實例已經證明，在材料之間構建局部極化場可以打破它們的電荷對稱性，并促進光生電子-空穴對的有效空間分離。值得注意的是，類似于上述結構的構造通常依賴于表面缺陷的存在，并且極化區域通常是隨機的。應變工程可以通過拉伸應變引起材料的表面彎曲變形，從而導致表面原子逃逸能的增加。大量表面空位的產生導致表面晶格失配，從而在外表面形成不飽和位點，為材料的進一步負載和整體定向極化提供了可能。

近日，江蘇大學夏杰祥、浙江工業大學佘遠斌、國防科技大學戴佳鈺和南京理工大學狄俊等采用應變誘導策略在銅卟啉基單原子層(PML-Cu)和Bi₁₂O₁₇Br₂(BOB)中構建Bi-O鍵界面，觸發PML-Cu/BOB (PBOB)表面界面的雙極化。

實驗結果表明，PBOB中的化學鍵界面實現了BOB與PML-Cu之間的緊密界面接觸，從而實現了高效的電子轉移。接觸后，BOB導帶中的電子自發擴散到PML-Cu中，在界面兩側形成電子耗盡層和電子積累層。受界面間內置電場的影響，形成了類似于逆異質結的結構。在光照射下，主體材料BOB的CB中的高濃度電子向PML-Cu遷移，界面中存在的勢壘可以抑制反向電子遷移，導致PML-Cu中光生電子的富集。

通常情況下，Br原子和O原子對BOB的價帶(VB)貢獻較大，而鹵素層在空間上相對獨立于PML-Cu，導致大部分光生空穴仍然保留在BOB的VB中，因此PBOB可以為CO₂還原提供更多的光生電子。此外，PML-Cu的表面極化進一步促進了電子在Cu原子中的匯聚。PML-Cu的引入導致在PBOB表面形成高密度的分散Cu活性中心，顯著促進了CO₂的吸附和活化以及CO的脫附。

因此，PBOB的CO₂光還原轉化率可達584.3 μmol g^-1，比BOB和PML-Cu分別提高了7.83倍和20.01倍。綜上，該項工作展示了雜化材料的多步極化和高濃度活性位點構建的巨大應用潛力，為催化劑的多步極化調控和活性中心設計提供了有效的指導。

Strain-induced surface interface dual polarization constructs PML-Cu/Bi₁₂O₁₇Br₂ high-density active sites for CO₂ photoreduction. Nano-Micro Letters, 2024. DOI: 10.1007/s40820-023-01309-w

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