如何有效降低大气CO2含量并进一步加以利用已成为全球迫切需要的研究热点。在没有牺牲剂的情况下利用太阳光将CO2光催化还原为{attr}3209{/attr}化合物受到了广泛关注。然而，目前报道的光催化CO2还原产物收率不能满足工业应用要求，通常需要添加空穴清除剂或有机反应助剂以提高光催化还原CO2的效率，故开发新型光{attr}3106{/attr}和策略以提高使用不含有机反应物的纯水还原CO2的光催化效率是解决问题的正确方法。基于此，福州大学王绪绪、河北师范大学孟令鹏、张艳峰等采用一种简单的化学方法以实现在BiOBr中Ce4+取代Bi3+位置，以在原子水平上调整FLP的反应性。其中，Ce4+和O2-形成强路易斯酸性/碱性对Ce4+-O2-，增强了对CO2的捕获和活化，引入BiOBr晶格的Ce4+在原子水平上位于Bi3+的位置。OVs的表面结合缺陷是形成表面分离的Lewis酸性和碱性位点、产生Ce4+-O2-表面FLP对并提高其活化CO2能力的关键。优化后的Ce-BiOBr增强了电子-空穴分离效率和改进的FLP反应性，表现出改进的CO2光催化性能还原，是原始BiOBr的9.8倍。通过计算样品的态密度，发现Ce4+离子的合并使得BiOBr的带隙中出现额外的中间带隙态，这有利于载流子的分离；理想BiOBr和Ce-BiOBr的氧空位形成能分别为3.6491和3.2457 eV，表明Ce4+取代有利于BiOBr氧空位的形成，即氧空位工程和阳离子取代不仅提高了Ce-BiOBr的电子传输能力，而且降低了CO2光还原控制过程的活化势垒，从而提高了Ce-BiOBr的利用率。这项工作不仅为铋基固体FLP光催化剂的合理设计提供了一种新策略，而且还揭示了在原子水平上阐明选择性光催化CO2还原的深入知识。Photocatalytic Reduction of CO2 with H2O Mediated by Ce-Tailored Bismuth Oxybromide Surface Frustrated Lewis Pairs. ACS Catalysis. DOI: 10.1021/acscatal.1c05553
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