近年来，利用太阳光驱动的光催化CO₂还原反应（CO₂RR）来生产化学燃料引起了人们的广泛关注。然而，由于载流子动力学缓慢和较高的CO₂活化势垒，其转化效率远不能令人满意。

近日，中国地质大学（北京）黄洪伟教授，清华大学Han Yu报道了首先利用电晕极化来增强Bi₄Ti₃O₁₂（BTO）纳米花的铁电极化，然后在BTO表面接枝I离子,从而提高其光催化CO₂RR性能。

文章要点

1）电晕极化通过保持畴方向的均匀性增加了BTO的铁电性，这极大促进了载流子沿相反方向在整个块体上的分离和转移。而表面接枝不仅保留了大量的剩余电子参与催化反应，而且提供了丰富的活性中心来增强与CO₂分子的亲和力。

2）实验结果显示，这两种修饰协同作用进一步增加了BTO的铁电极化，最大限度地提高了光生电荷的分离效率，在没有牺牲剂或助催化剂的情况下，从而实现了15.1 μmolg⁻¹h⁻¹的高CO产率 (几乎是BTO的9倍)。

3）研究人员进一步通过密度泛函理论（DFT）计算，研究了电晕极化和表面接枝的BTO对CO₂分子的势能分布和吸附。

这项研究表明，铁电极化和表面离子接枝可以协同促进CO₂的光还原。

参考文献

Lizhen Liu, et al, Synergistic Polarization Engineering on Bulk and Surface for Boosting CO₂ Photoreduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202106310

https://doi.org/10.1002/anie.202106310