通过人工光合作用将CO₂光催化转化为碳质燃料有利于减缓全球变暖和可再生资源的产生。然而，要实现高效的人工光合作用，专用的CO₂捕集装置往往需要较高的成本。

近日，为了实现直接从自然空气中高效光催化CO₂还原（PCR），南京大学Yong Zhou，Liuqing Yang报道了一种玫瑰花样的BiOCl，它富含Bi空位（V_Bi），由几乎完全暴露的活性{001}面的纳米片组装而成。

文章要点

1）首次采用一步溶剂热法成功地制备了一种新型的光催化剂，即由平均厚度为15−20 nm的纳米片状活性{001}面组装而成的富含VBI的玫瑰状BiOCl（VBOC）。扫描电镜观察到的VBOC中密集的缺陷位和XANES显示的Bi−Bi配位数的减少证实了V_Bi成功引入VBOC。

2）结果显示，VBOC对自然空气中CO₂表现出优异的的PCR性能，在300 Xe灯下，可在5 h内生成21.99 μmol g⁻¹ h⁻¹的CO。PCR值分别是合成BOC（9.64 μmol g⁻¹ h⁻¹）和商品BOC（1.92 μmol g⁻¹ h⁻¹）的2.28和11.45倍，约为文献报道的4.87 μmol g⁻¹ h⁻¹的4.52倍。

3）实验和理论计算证实，合理的Bi阳离子晶格缺陷的产生和调制可以显著增强质子对空位的吸引力，使BiOCl具有更多的活性表面，并通过调整BiOCl的电子结构来实现有效的载流子分离，从而在自然空气中获得优异的CO₂吸附和PCR性能。

研究工作提出了一种阳离子空位引入策略来设计和构建PCR光催化剂，使用空气而不需要任何额外的气体压缩设备，从而实现了节能的碳排放。

参考文献

Lu Wang, et al, Bismuth Vacancy-Induced Efficient CO₂ Photoreduction in BiOCl Directly from Natural Air: A Progressive Step toward Nature Photosynthesis, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c03249

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03249