​​文献速递 | 重庆大学周小元/甘立勇课题组Energy. Environ. Mater. 光催化卤氧化铋材料中的富铋策略起源

第一作者：王阳

通讯作者：周小元、甘立勇

DOI:10.1002/eem2.12432

#本文亮点

富铋卤氧化铋材料相较于一般卤氧化铋材料，表现出更强的稳定性。富铋策略可以提供更优异的电荷分离和转移能力。

前言

2022年7月，Energy & Environmental Materials杂志在线发表了重庆大学周小元教授和甘立勇教授团队在光催化CO₂还原领域的最新研究成果。该工作报道了光催化卤氧化铋材料中的富铋策略机制。论文第一作者为：王阳博士，论文共同通讯作者为：周小元教授和甘立勇教授。

背景介绍

随着可持续碳中和经济的推进，将二氧化碳转化为高附加值燃料和化学品的相关技术显得越来越重要。由于光催化CO₂还原可以在相对温和的条件下进行，且有利于资源的利用，因此光催化CO₂还原是最具有应用前景的CO₂转化技术之一。在过去的几十年里，富铋卤氧化铋材料由于具有独特的层状结构和优异的内建电场受到了人们的广泛关注。然而，迄今为止，鲜有理论研究报道过富铋卤氧化铋材料用于CO₂光还原，且背后的富铋策略机理也依然不清晰。在本工作中，以富铋材料Bi₅O₇X (X = F, Cl, Br, I)为例，通过理论计算结合实验验证的方式，成功揭开了富铋材料用于高效光催化CO₂还原的机理。

本文所用仪器

图表解析

在文中，为了全面解析富铋策略如何影响光催化CRR，作者以Bi₅O₇X (X = F, Cl, Br, I)为例，研究了富铋材料中的光催化机制。

要点：

全文小结

作者系统地研究了卤氧化铋材料中的富铋策略在光催化CO₂还原中的作用，DFT模拟表明，富铋策略可以在提高材料稳定性的同时，还能具备高光吸收、高电荷分离的优势。随后，作者从影响光催化性能的这几个因素出发，采用雷达图的形式评估了Bi₅O₇X从F到I的催化还原性能：F > I > Br > Cl。这样的性能趋势也从实验方面进行了部分验证：I > Br。这项研究所揭示的富铋机制有望促进未来先进光催化剂的优化设计。

作者介绍

甘立勇，本文通讯作者，重庆大学副教授。

主要研究领域：计算凝聚态物理，低维能源材料器件性能优化与设计，机器学习。

简介：从事能源材料器件性能优化与设计的理论模拟，主要包括二维材料相关的输运性质、异相催化、光电催化、锂（钠、镁）离子电池等。至今以第一或通讯作者在Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、ACS Catal.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Phys. Chem. Lett.、Phys. Rev. B等重要国际学术期刊发表论文50多篇，被SCI他引2300多次，主持国家自然科学基金2项、重庆市自然科学基金及合作研究项目5项。担任包括Nat. Commun.、J. Mater. Chem. A等若干著名SCI期刊审稿人，教育部学位中心通讯评审专家，SCI期刊Rare Metals 青年编委。

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周小元，本文通讯作者，重庆大学教授。

主要研究领域：新能源材料设计与研发。

简介：重庆大学教授，博士生导师，重庆大学分析测试中心主任，重庆大学量子材料与器件中心副主任，国家杰出青年基金项目获得者。主持多个国家自然科学基金等项目。获重庆市科学技术奖自然科学奖一等奖、中国分析测试协会科学技术一等奖、国际热电学会青年科学家奖等9项。近五年来第一/通讯作者发表SCI论文100余篇，包括Nat. Commun.、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Mater. Today、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.等学术期刊， SCI他引6800多次，H因子37。已申请国家专利9项 ，授权4项。在国际热电年会（ICT）、美国材料大会（MRS）、欧洲材料大会（EMRS）、中国材料大会及中国物理年会等学术会议上做特邀报告50余次。担任中国材料学会、硅酸盐学会等多个学术组织分会理事/委员。兼职Rare Metals及J. Anal. Test.期刊编委, Sci. China Mater.青年编委，Chin. Phys. B客座编委。Nat. Commun. 、Energy Environ. Sci.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater. 等SCI 国际期刊审稿人。组织中国（国际）功能材料科技与产业高层论坛分会、中国材料大会热电分会、量子材料与器件论坛等会议10余次。

Email: [e-mail]

文献信息：

Yang Wang, Jiazhi Meng, Shaojie Jing, Kaiwen Wang, Chaogang Ban, Yajie Feng, Youyu Duan, Jiangping Ma, Liyong Gan*, and Xiaoyuan Zhou*, Origin of Bismuth-Rich Strategy in Bismuth Oxyhalide Photocatalysts. Energy. Environ. Mater. 2022, 0, e12432.

https://doi.org/10.1002/eem2.12432

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本文素材来源：重庆大学周小元教授和甘立勇教授团队