卤氧化铋光催化还原CO2的研究进展
Recent advances on bismuth oxyhalides for photocatalytic CO2 reduction
Liangpang Xu, Jimmy C. Yu*, Ying Wang*
https://doi.org/10.1016/j.jes.2023.07.002
摘要
利用光催化技术将CO2转化为CO、CH4和CH3OH等燃料是实现碳中和的一种很有前景的方法。卤氧化铋 (BiOX，其中X = Cl, Br和I) 半导体因其可见光活性，有效的电荷分离，易于修饰的晶体结构和表面性质，是适合此目的的光催化剂。在实际应用中，研究者提出了多种策略来开发高效的基于BiOX的光催化材料。本文总结了近年来先进的BiOX光催化剂制备方法的研究进展。首先，本文介绍了光催化CO2还原的基本原理。然后，系统地讨论了几种广泛应用于BiOX光催化剂的改性方法，包括构建异质结、引入氧空位(OVs)、Bi金属富集、杂原子掺杂和形貌设计。最后，我们分析了未来基于BiOX的光催化技术的发展前景和面临的挑战。
亮点
本文系统性地总结了卤氧化铋在CO2还原上的应用，为后续设计新型高效的光催化剂提供了依据。
Abstract
Photocatalytic conversion of CO2 into fuels such as CO, CH4, and CH3OH, is a promising approach for achieving carbon neutrality. Bismuth oxyhalides (BiOX, where X = Cl, Br, and I) are appropriate photocatalysts for this purpose due to the merits of visible-light-active, efficient charge separation, and easy-to-modify crystal structure and surface properties. For practical applications, multiple strategies have been proposed to develop high-efficiency BiOX-based photocatalysts. This review summarizes the development of different approaches to prepare BiOX-based photocatalysts for efficient CO2 reduction. In the review, the fundamentals of photocatalytic CO2 reduction are introduced. Then, several widely used modification methods for BiOX photocatalysts are systematacially discussed, including heterojunction construction, introducing oxygen vacancies (OVs), Bi-enrichment, heteroatom-doping, and morphology design. Finally, the challenges and prospects in the design of future BiOX-based photocatalysis for efficient CO2 reduction are examined.
作者简介
第一作者
徐良胖 博士于2022年获香港中文大学博士学位，导师为王莹教授和余济美教授。他的研究主要集中在设计应用于实际环境治理的高效光催化材料和体系，以及高附加值化学品的人工光合成。在Appl. Catal. B Environ., ACS Catal., Environ. Sci. Technol.等期刊上发表研究论文10余篇。
通讯作者
王莹 教授2015年毕业于牛津大学获博士学位，师承Richard G. Compton教授。2015-2019年先后与北卡罗来纳大学教堂山分校的Thomas J. Meyer教授和多伦多大学的Edward Sargent教授一起从事电催化CO2还原的博士后研究。她于2019年加入香港中文大学，担任助理教授。主要研究方向为CO2电化学转化，代表性研究成果发表在Nat. Catal., Nat. Commun.等国际顶级期刊。
余济美教授于1985年获美国爱达荷大学博士学位，1995年加入香港中文大学。他从20世纪90年代初开始从事光催化的研究，被认为是该领域的领军人物。主要研究方向为光催化、材料合成、环境治理等。发表同行评议期刊论文达300余篇，2018-2021年度被科睿唯安连续评为“高被引学者”。
原文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1001074223003029
引用格式
Liangpang Xu, Jimmy C. Yu, Ying Wang, 2024. Recent advances on bismuth oxyhalides for photocatalytic CO2 reduction. J. Environ. Sci. 140, 183-203.
