南大Nano Lett.: 铋空位诱导的BiOCl用于直接高效光还原空气中的CO2

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南大Nano Lett.: 铋空位诱导的BiOCl用于直接高效光还原空气中的CO2
通过人工光合作用光催化CO2转化为碳质燃料有利于减缓全球变暖和可再生资源的产生。然而，用于高效人工光合作用的特殊CO2捕获装置总是需要高成本。
为了直接从自然空气中实现高效的光催化CO2还原(PCR)，南京大学周勇、Liuqing Yang等报道了一种由纳米片组装而成玫瑰状的BiOCl，其富含Bi空位(VBi)(VBOC)，活性{001}面几乎完全暴露。
南大Nano Lett.: 铋空位诱导的BiOCl用于直接高效光还原空气中的CO2
南大Nano Lett.: 铋空位诱导的BiOCl用于直接高效光还原空气中的CO2
VBi为玫瑰状BiOCl提供了大量的吸附和催化位点，从而提升了CO2吸附和还原能力。VBOC在空气中表现出优异的光催化CO2还原(PCR)性能，在300 W Xe灯照射下5小时内CO的生产速率达21.99 μmol g-1 h-1。
VBOC的PCR值分别是合成BOC(9.64 μmol g-1 h-1)和商业BOC (1.92 μmol g-1 h-1)的2.28倍和11.45倍。
南大Nano Lett.: 铋空位诱导的BiOCl用于直接高效光还原空气中的CO2
实验和密度泛函理论(DFT)计算表明，Bi阳离子晶格缺陷的合理产生和调控可以显着增强质子对空位的吸引力，从而产生更多的活性表面并调整BiOCl的电子结构以实现有效的载流子分离，从而在空气中产生优异的CO2的吸附和PCR性能。
该工作提出了一种利用空气设计和构建PCR光催化剂的阳离子空位引入策略，无需任何额外的气体压缩设备，从而减少碳排放。
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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