Trans Tianjin Univ |碳掺杂Bi₂WO₆超薄纳米片增强光催化CO₂还原性能

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文章信息

Han Li, Junchao Zhang, Jiaguo Yu, Shaowen Cao. Ultra-Thin Carbon-Doped Bi₂WO₆ Nanosheets for Enhanced Photocatalytic CO₂ Reduction. Trans Tianjin Univ, 2021: https://doi.org/10.1007/s12209-021-00289-5

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https://link.springer.com/article/10.1007/s12209-021-00289-5

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本文亮点

1. 通过简单的水热结合煅烧方法制备了碳掺杂的Bi₂WO₆超薄纳米片。

2. 碳掺杂的Bi₂WO₆超薄纳米片能够有效促进光生电子和空穴的分离。

3. 碳掺杂的Bi₂WO₆纳米片表现出了增强的光催化二氧化碳还原性能。

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内容简介

光催化二氧化碳还原是一种生产太阳燃料的非常有前景的方法。然而，由于有限的光吸收能力和快速的载流子复合，常用的光催化剂通常存在光催化活性较低的问题。缺陷工程已成为提高光催化活性的有效策略。此项工作利用简单的水热结合煅烧方法制备了碳掺杂的Bi₂WO₆超薄纳米片（~4.1 nm）。超薄片状结构不仅提供了更多的活性位点，而且缩短了载流子的迁移距离，从而抑制了载流子复合。此外，碳掺杂不仅扩展了光吸收范围，而且显著促进了电荷分离，进一步抑制了复合。因此，所制备的碳掺杂的Bi₂WO₆超薄纳米片表现出增强的光催化二氧化碳还原性能，是原始的超薄Bi₂WO₆纳米片的两倍。这项研究显示了缺陷工程在光催化能源转化中的重要性，并为制备高效的光催化剂提供了新的见解

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图文导读

图1  Bulk Bi₂WO₆、Bi₂WO₆s和C-Bi₂WO₆s的XRD图谱

图2  (a) Bulk Bi₂WO₆、(b) Bi₂WO₆s、(c) C-Bi₂WO₆s的场发射扫描电子显微照片

图3  (a) Bi₂WO₆s、(b) C-Bi₂WO₆s的透射电子和高分辨率透射电子显微照片。(c) C-Bi₂WO₆s原子力显微图像和高度图

图4  C-Bi₂WO₆s的(a) 场发射扫描电子显微照片以及相应的(b) EDS能谱。C-Bi₂WO₆s的元素映射：(c) Bi、(d) W、(e) C和(f) O

图5  (a) Bi₂WO₆s和C-Bi₂WO₆s的X射线光电子(XPS)能谱。Bi₂WO₆s和C-Bi₂WO₆s的(b) Bi 4f、(c) W 4f、(d) O 1s、(e) C 1s高分辨XPS光谱

图6  Bulk Bi₂WO₆、Bi₂WO₆s和C-Bi₂WO₆s的N₂吸附-脱附等温线以及相应的孔径分布曲线

图7  Bulk Bi₂WO₆、Bi₂WO₆s和C-Bi₂WO₆s的CO₂吸附等温线

图8  样品的紫外-可见吸收光谱

图9  (a) Bulk Bi₂WO₆、(b) Bi₂WO₆s、(c) C-Bi₂WO₆s的Mott–Schottky图。(d) 样品的能带结构

图10  Bulk Bi₂WO₆、Bi₂WO₆s、C-Bi₂WO₆s的光催化CO₂还原性能

图11  C-Bi₂WO₆s的原位FTIR光谱

图12  (a) Bulk Bi₂WO₆、Bi₂WO₆s、C-Bi₂WO₆s的瞬态光电流响应。(b) Bulk Bi₂WO₆、Bi₂WO₆s、C-Bi₂WO₆s的EIS Nyquist图

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通讯作者简介

 曹 少 文
武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室研究员、博士生导师。本科毕业于中国科学技术大学，博士毕业于中国科学院上海硅酸盐研究所，新加坡南洋理工大学博士后，德国马普胶体与界面研究所访问学者。研究方向为能源光催化材料。2019年获国家优秀青年科学基金资助，2018-2020年入选科睿唯安“全球高被引研究人员”名单。已在Chem. Soc. Rev., Joule, Adv. Mater., Angew. Chem. Int. Ed., Chinese J.Catal.等国内外高质量学术期刊上发表论文100余篇（高被引论文19篇）、被引用12000余次、H因子为57。担任《催化学报》、《中国科学·材料》和《InfoMat》青年编委。

Transactions of Tianjin University

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《天津大学学报（英文版）》是由教育部主管、天津大学主办的学术性英文期刊，被EI、Scopus等多家国际著名数据库收录。2018年改版为专业刊，重点刊登能源材料、能源化学与化工领域的原创性、创新性研究成果，包括太阳能利用、产氢与储氢、二氧化碳捕获和转化、燃料电池、电池和超级电容器、催化、煤炭和石油的清洁利用、生物燃料、能源政策等主题。本刊与Springer合作出版，在SpringerLink上全文在线，做到了快速审稿和出版。2016年入选“中国科技期刊国际影响力提升计划”，2019年入选“中国科技期刊卓越行动计划”。欢迎大家关注和投稿！

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