目前，CO₂光还原仍面临两个挑战：光还原效率低和产物选择性差。超薄二维（2D）铋卤化物具有大量的表面空位（活性中心），是调节CO2光还原性能的理想材料。然而，该催化剂的表面空位在反应过程中很容易失活。对于CO₂光还原来说，其依赖于足够的活性中心。

近日，电子科技大学Fan Dong考虑到通过光催化剂表面动态空位的形成为CO₂光还原提供足够的活性中心的可行性，报道了通过水辅助自组装工艺制备的具有足够的光控表面氯空位的超薄Bi₄O₅Cl₂纳米板。

文章要点

1）研究发现，光诱导的Cl^-在Bi₄O₅Cl₂表面迁移形成的光启动的表面Cl空位具有比合成引入的静态表面空位更高的持续活性中心。这种可光启动的Cl空位扩展了光催化剂的光吸收范围，促进了电荷分离。此外，在CO₂光还原过程中，为表面氧化还原反应提供了合适的活性中心，并向吸附的CO₂注入了更多的电子。

2）可光启动的Cl空位降低了作为速率控制步骤的COOH⁻生成的热力学能垒，从而将COOH⁻完全还原为CO，达到100%的产物选择性。此外，光启动表面的Cl空位可以在关闭光照射后在O₂气氛下捕获迁移的Cl⁻来重新填充，从而恢复原来稳定的无空位的Cl⁻组分。

这项研究显示，丰富和可持续的表面空位有效地改善了CO₂光还原催化剂的基本性质。此外，该策略可用于提高光催化能力和调节光催化CO₂转化产物的选择性，并可指导多相催化中缺陷化学的进一步研究。

参考文献

Xian Shi, et al, Photoswitchable Chlorine Vacancies in Ultrathin Bi₄O₅Cl₂ for Selective CO₂ Photoreduction, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.2c00157

https://doi.org/10.1021/acscatal.2c00157