南陽師范學院Coord. Chem. Rev.最新綜述：BixOyXz光催化

【引言】

能源短缺和環境污染是當今人類面臨的兩大問題。與鹵氧化鉍（BiOX; X = Cl，Br，I）相比，具有相似結構的富鉍鹵氧鉍（Bi_xO_yX_z; X = Cl，Br，I）則有更適合的能帶位置和穩定性，在環境和能源光催化方面（包括污染物降解、分解水產氫、CO₂轉化、光催化固氮和有機合成）均顯示出優異的光催化性能。

近日，來自南陽師范學院的葉立群團隊在Coordination Chemistry Reviews發表了題為“Bismuth-rich bismuth oxyhalides for environmental and energy photocatalysis”的綜述，詳細討論了Bi_xO_yX_z的合成、改性以及在環境和能源光催化中的應用，并對Bi_xO_yX_z的未來研究趨勢進行了展望。

綜述總覽圖

【圖文導讀】

1?分子前驅體法制備Bi_xO_yX_z

分子前體法一直是制備無機材料的主要途徑，然而，很少利用其來制備Bi_xO_yX_z光催化劑。通過對分子前驅體進行水解和熱處理分別獲得了不同的Bi_xO_yI_z光催化劑（圖1）。

圖1. 通過分子前驅體法合成Bi₄O₅I₂和 Bi₅O₇I

2?光催化還原CO₂

由于能帶位置優化，Bi_xO_yX_z顯示出比BiOX更高的光催化還原活性。例如，發現Bi₄O₅Br₂微球可以有效地將二氧化碳轉化為太陽能燃料，如圖2所示，Bi₄O₅Br₂還原CO₂生成CO和CH₄約為2.73和2.04 mmol g^?1 h^?1，性能優于超薄的BiOBr（CO: 2.67 mmol g^?1 h^?1; CH₄: 0.16 mmol g^?1 h^?1）和塊體BiOBr（CO: 1.68 mmol g^?1 h^?1; CH₄: mmol g^?1 h^?1）。

圖2. 光催化還原CO₂:（a）BiOBr;（b）超薄BiOBr;（c）Bi₄O₅Br₂,（d）太陽能燃料生成量的比較

3?Bi_xO_yX_z改性

為了進一步提高Bi_xO_yX_z的光催化活性，采用和其他材料復合、使用助催化劑、摻雜、形成固溶體的方法對Bi_xO_yX_z進行了改性，提高其電荷分離來提高可見光光催化活性（圖3）。

?圖3. Bi_xO_yX_z的主要改性手段

【總結與展望】

Bi_xO_yX_z光催化劑的合成和應用面臨挑戰。首先是純相Bi_xO_yX_z的合成是相對比較困難的。目前，堿法水熱和熱處理是制備Bi_xO_yX_z的主要方法。然而，pH值或溫度的微小變化可能導致形成不同的Bi_xO_yX_z光催化劑，通過分子前體法也僅合成了Bi₄O₅X₂（X = Br,I）。開發新的合成方法是Bi_xO_yX_z光催化的關鍵。環境凈化和太陽能燃料生成是光催化劑的兩個重要應用。與BiOX主要降解有機污染物的應用相比，Bi_xO_yX_z光催化劑越來越多地應用于太陽能燃料生成，如水分解，二氧化碳轉化和光催化固氮等。但是相關的催化機理研究沒有得到深入的研究，急需運用先進的原位表征技術來更深入地研究Bi_xO_yX_z光催化機理。

文獻鏈接：XiaoliJin, Liqun Ye,* Haiquan Xie, Gang Chen, Bismuth-rich bismuth oxyhalides for environmental and energy photocatalysis, Coordination Chemistry Reviews,2017, 349, 84-101..

本文由南陽師范學院的葉立群團隊供稿，材料牛整理編輯。材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部。

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