光催化二氧化碳（CO₂）还原（CO₂RR）为可利用的有机化合物受到了人们的广泛关注。然而，由于缺乏有效的光催化剂，光催化CO₂RR的研究受到严重限制，难以满足工业应用的要求。

近日，河北师范大学Yanfeng Zhang，Lingpeng Meng，曲阜师范大学Tingjiang Yan利用一种简单的化学方法实现了Ce⁴⁺取代BiOBr中Bi³⁺的位置，从而在原子水平上调整了受挫Lewis对（FLP）的反应活性。Ce⁴⁺和O²⁻形成了一对强Lewis酸/碱对Ce⁴⁺-O²⁻，增强了对CO₂的捕获和活化。而在BiOBr晶格中引入Ce⁴⁺，在原子水平上处于Bi³⁺的位置。

文章要点

1）得益于电子−空穴分离效率和FLP反应活性的提高，优化后的CeBiOBR具有更好的光催化CO₂RR性能，是原始BiOBR的9.8倍。此外，由于Ce取代的BiOBR具有层状结构，很容易实现电荷向催化剂表面活性中心的转化。

2）理论计算表明，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，而且降低了光催化CO₂RR的活化势垒，从而提高了CeBiOBr光催化剂对太阳光的利用率。

这些发现对于构建高效光催化剂和从原子水平上理解光催化机理具有重要意义。

参考文献

Qingli Wang, et al, Photocatalytic Reduction of CO₂ with H₂O Mediated by Ce-Tailored Bismuth Oxybromide Surface Frustrated Lewis Pairs, ACS Catal. 2022

DOI: 10.1021/acscatal.1c05553

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c05553