富含氧缺陷的单层BiO2-x纳米片用作高效的全谱响应光催化剂

近年来，能源与环境一直是全世界十分关注的两大热点问题，光催化技术能够利用太阳能快速、高效、清洁地实现污染物的降解。然而，常见的光催化材料难以有效利用太阳光组成中约50%以上的红外光，如何高效地利用太阳能实现光催化降解有机污染物是光催化领域面临的一大挑战。

最近，武汉理工大学的张高科教授（点击查看介绍）课题组开发的近红外光直接响应的光催化剂为提高太阳光的利用效率提供了一种新的思路。该研究通过简易的水热和超声联合制备出混合价态铋氧化物，该物种具有较宽的光谱响应（200-2500 nm）和较好的光催化活性。同时，该研究还系统地探讨了超薄铋氧化物的合成、微结构及其紫外、可见及近红外光的响应特性，并从原子尺度探究了其光催化的构效关系。电子顺磁共振、热重和光电子能谱测试表明，单层BiO_2-x纳米片富含氧缺陷。同时，正电子湮灭寿命测试和正电子淹没模拟计算表明，当BiO_2-x的厚度由纳米盘下降到单层厚度时，缺陷由单一的氧缺陷转变为两元的铋氧缺陷，从而促进光生载流子的分离，增强了对罗丹明B和苯酚的降解作用。该研究工作对于通过光催化剂尺寸和缺陷类型的控制、开发新型近红外光响应的铋氧化物，并应用于太阳能利用及环境治理等方面具有一定的意义。

这一成果近期发表在国际化学领域的著名学术期刊Angewandte Chemie International Edition 上，文章的第一作者为武汉理工大学的博士研究生李俊，张高科教授为指导教师，斯坦福大学的陈洪博士在微结构解析方面进行了合作研究。该项目得到了国家973课题（2013CB632402）及国家自然科学基金（No.51472194）等项目的资助。

该论文作者为：Jun Li, Xiao-Yong Wu, Wen-Feng Pan, Gao-Ke Zhang and Hong Chen

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Vacancy-Rich Monolayer BiO_2−x as a Highly Efficient UV, Visible, and Near-Infrared Responsive Photocatalyst

Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 491, DOI: 10.1002/anie.201708709

导师介绍

张高科

http://www.x-mol.com/university/faculty/48495