氧空位介导的2D/2D Bi2MoO6/Bi2O2S S型异质结用于高效CO2光还原
殷鸿飞, 洪梦玲, 张锦阳, 王文涛, 陈伟, 吴国志
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100332
通过光催化高效还原CO2以生产高附加值化学品面临巨大挑战,主要体现在光催化剂的电荷分离与传输动力学以及CO2还原过程的热力学限制上。本研究提出了一种通过原位水热硫化法实现基于氧空位介导的二维/二维Bi2MoO6/Bi2O2S S型异质结的理性设计策略。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)测试证实,部分S2−取代[MoO4]2−形成了紧密结合的异质界面并诱导产生氧空位。密度泛函理论(DFT)计算表明,氧空位介导的Bi2MoO6/Bi2O2S S型异质结能显著降低*COOH形成这一决速步骤的能垒,从而优化CO2光还原热力学过程。实验结果表明,Bi2MoO6/Bi2O2S异质结(特别是BMOS5)具有最高的CO产率,达到11.01 μmol g−1 h−1,分别是纯相BMO和BOS的2.82倍与3.40倍。通过原位XPS、能带边缘测定及DFT计算,验证了S型电荷转移路径。这些研究结果为开发具有可调节缺陷的高性能S型异质结以实现太阳能驱动的二氧化碳还原提供了可行的途径。
关键词: S型异质结, 二氧化碳光还原, 电荷分离与转移动力学, 密度泛函理论

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