低效的电荷分离和缺乏活性位点被认为是限制 CO₂ 光还原效率的主要障碍。创建局部极化场以加速电荷分离并建立用于 CO₂ 还原动力学的反应位点是非常可取的，但具有挑战性。

有鉴于此，南洋理工大学刘政教授与中科大熊宇杰教授等人，将原子级铋氧空位对设计到Bi₂₄O₃₁Br₁₀ (BOB)原子层中，形成局部极化场。

本文要点

1）提出了表面铋氧空位对的构建诱导产生表面局部极化作用。通过控制合成原子级厚纳米片，在Bi₂₄O₃₁Br₁₀上构建了表面铋氧空位对，加速了材料内部电荷向空位对处迁移，确保较高的光生电荷分离效率。同时，铋氧空位对可以作为活性位点，调节CO₂光催化还原产生CO的反应动力学。

2）铋氧空位对促进光生电子从 BOB 迁移到空位对位点，并有利于 CO₂ 分子的活化。同时，它作为反应位点来调整中间体的非共价相互作用并优化反应过程。

3）通过调整表面原子结构的空位对，可以形成高度稳定的Bi - C - O - Bi中间态和连续的Bi - C - O中间态，从而将决定速率的步骤从 CO* 形成改变为 COOH* 形成。受益于这些特性，相比于少缺陷的高结晶Bi₂₄O₃₁Br₁₀，铋氧空位对调节的Bi₂₄O₃₁Br₁₀展现出20.9倍的光催化还原CO₂制备CO的性能。

总之，该工作为设计空位对以创建局部极化和调整非共价相互作用提供了新的见解。

参考文献：

Jun Di et al. Surface Local Polarization Induced by Bismuth-Oxygen Vacancy Pairs Tuning Non-Covalent Interaction for CO₂ Photoreduction. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202102389

https://doi.org/10.1002/aenm.202102389