JACS: Bi19Br3S27纳米线的界面工程促进近红外光照射下光催化CO2还原活性

雨辰

2021-04-15

开发高效的光催化剂以利用太阳辐射将CO₂转化为太阳能燃料对于能源可持续性和碳中和至关重要。

有鉴于此，南方科技大学陈洪研究员和郑州大学刘巧云等人，采用碱蚀刻策略，合成了金属缺陷型Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线光催化剂（V–Bi₁₉Br₃S₂₇），以实现具有丰富表面缺陷和氧掺杂的重构界面，表现出优异的CO₂光催化还原性能。。

本文要点

1）通过引入碱蚀刻的界面重构策略，开发了一种纳米线光催化剂，称为V–Bi₁₉Br₃S₂₇，具有丰富的Br和S双空位，并且表面Bi–O键引入了显着的近红外（NIR）光响应。如此获得的V–Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线在近红外光照射下表现出高效的金属光催化还原性能，可将CO₂转化为CH₃OH。

2）在不使用任何助催化剂和牺牲剂的情况下，金属缺陷V–Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线产生的CH₃OH比Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线多2.3倍。详细的界面结构演变和反应机理已被详细地阐明到原子尺度。

3）V–Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线的界面重构有助于随后的*CO质子化，而不是CO的生成，从而提高了产品的性能和选择性。结果表明，V–Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线在近红外光照射下的甲醇产率提高，达到1.53 μmol g^-1，是Bi₁₉Br₃S₂₇纳米线催化甲醇产率的两倍以上。

总之，该工作为开发高性能的含硫NIR光催化剂提供了独特的界面工程策略，该催化剂可实现高价值的太阳能光子还原二氧化碳转化为乙醇燃料。

参考文献：

Jun Li et al. Interfacial Engineering of Bi₁₉Br₃S₂₇ Nanowires Promotes Metallic Photocatalytic CO₂ Reduction Activity under Near-Infrared Light Irradiation. J. Am. Chem. Soc., 2021.

DOI: 10.1021/jacs.1c01109

https://doi.org/10.1021/jacs.1c01109