原位构建BiOBr/Bi-MOF S型异质结实现高效光催化CO2还原为CO的创新研究

本期推荐：本研究通过低温水浴法原位生长BiOBr纳米片于Bi-MOF表面，构建了具有强界面耦合的S型异质结（BOB/BM）。该结构通过内置电场驱动电荷定向转移（S-scheme），使CO产率提升至22.35 μmol·g?1·h?1，较单一材料最高提升13.14倍。结合原位FT-IR/XPS和DFT计算揭示了CO2吸附活化路径与电荷转移机制，为MOF基光催化剂设计提供了新范式。

　　

Highlight

本研究通过简易低温水浴法，在Bi-MOF表面原位生长BiOBr纳米片，成功构建了紧密耦合的S型异质结（BOB/BM）。这种创新结构不仅保持了材料本征氧化还原能力，还通过内置电场实现了高效电荷分离，其CO₂-to-CO转化率高达22.35 μmol·g^?1·h^?1，稳定性经5次循环未见衰减。

Material characterization

X射线衍射（XRD）分析显示（图1a），Bi-MOF在7.33°处出现特征峰，与文献报道一致。BiOBr的衍射峰（10.94°、31.81°等）对应标准卡片（JCPDS No. 73-2061），证实二者成功复合。透射电镜（TEM）清晰展示了BiOBr纳米片在Bi-MOF表面的垂直生长形态（图2d），这种"纳米花"结构使比表面积提升至原始材料的4.6倍。

Conclusions

该工作通过原位构建S型异质结，实现了光生电子-空穴对的高效空间分离。密度泛函理论（DFT）计算证实，界面处的能带弯曲形成内置电场，驱动电荷沿"S"路径转移。这种策略为开发新型MOF基光催化剂提供了重要借鉴，推动太阳能驱动碳资源转化技术的实际应用。