原位构建ZIF-67衍生的NiCo-LDH/花状Bi2WO6 S型异质结用于高效光催化CO2还原

为解决光催化CO2还原中载流子分离效率低和可见光利用率不足的问题，研究人员通过沉淀法和原位蚀刻策略构建了NiCo-LDH/Bi2WO6（NCL/BWO）S型异质结。该复合材料展现出17.49 μmol·g-1·h-1的CO产率，较纯BWO和NCL分别提升4.35倍和2.33倍，其性能提升归因于界面电荷定向转移和d-d跃迁增强的光吸收。该研究为MOF衍生材料构建高效异质结提供了新思路。

　　

随着全球CO₂排放量持续攀升，开发高效光催化技术实现"碳中和"成为研究热点。然而，CO₂分子固有的高稳定性和C=O键强键能（750 kJ/mol）使其还原面临巨大挑战。传统半导体如Bi₂WO₆（BWO）虽具有合适带隙（约2.8 eV），但存在光生电子-空穴复合快、可见光捕获能力弱等瓶颈。

来自中国某高校的研究团队创新性地采用ZIF-67金属有机框架为前驱体，通过原位蚀刻法在花状BWO表面构建了NiCo层状双氢氧化物（NCL）纳米颗粒，形成具有强界面作用的S型异质结。该成果发表在《Journal of Environmental Chemical Engineering》上，为解决上述问题提供了新方案。

研究团队主要运用了三种关键技术：1）水热法合成花状BWO基底；2）原位沉淀-蚀刻法构建NCL/BWO异质结；3）结合原位傅里叶变换红外光谱（FTIR）和密度泛函理论（DFT）计算揭示反应机理。通过调控质量比（NCL:BWO=4:5），实现了催化剂表界面特性的精准调控。

Phase structure
XRD分析显示复合材料成功保留了BWO的(113)、(200)晶面和ZIF-67的衍生结构。FTIR证实界面存在Bi-O-Co/Ni化学键，为S型电荷转移提供通道。

Conclusions
该研究证实：1）S型异质结的内建电场（IEF）驱动电子从BWO向NCL定向迁移，使还原位点保留更高能级电子；2）Co²⁺/Co³⁺和Ni²⁺/Ni³⁺的d-d跃迁将光响应范围扩展至600 nm；3）*COOH→*CO的转化是决速步，其能垒经DFT计算降低至1.32 eV。

这项工作的突破性在于：首次将MOF衍生策略与S型异质结设计相结合，通过简易的室温蚀刻工艺实现了高性能催化剂的制备。所获得的17.49 μmol·g^-1·h^-1的CO产率，在无牺牲剂条件下达到同类材料领先水平，为工业化应用提供了可能。该设计理念可拓展至其他MOF衍生光催化剂体系，对推动"人工光合作用"技术的发展具有重要意义。