南阳师范学院Coord. Chem. Rev.最新综述：BixOyXz光催化

【引言】

能源短缺和环境污染是当今人类面临的两大问题。与卤氧化铋（BiOX; X = Cl，Br，I）相比，具有相似结构的富铋卤氧铋（Bi_xO_yX_z; X = Cl，Br，I）则有更适合的能带位置和稳定性，在环境和能源光催化方面（包括污染物降解、分解水产氢、CO₂转化、光催化固氮和有机合成）均显示出优异的光催化性能。

近日，来自南阳师范学院的叶立群团队在Coordination Chemistry Reviews发表了题为“Bismuth-rich bismuth oxyhalides for environmental and energy photocatalysis”的综述，详细讨论了Bi_xO_yX_z的合成、改性以及在环境和能源光催化中的应用，并对Bi_xO_yX_z的未来研究趋势进行了展望。

综述总览图

【图文导读】

1 分子前驱体法制备Bi_xO_yX_z

分子前体法一直是制备无机材料的主要途径，然而，很少利用其来制备Bi_xO_yX_z光催化剂。通过对分子前驱体进行水解和热处理分别获得了不同的Bi_xO_yI_z光催化剂（图1）。

图1. 通过分子前驱体法合成Bi₄O₅I₂和 Bi₅O₇I

2 光催化还原CO₂

由于能带位置优化，Bi_xO_yX_z显示出比BiOX更高的光催化还原活性。例如，发现Bi₄O₅Br₂微球可以有效地将二氧化碳转化为太阳能燃料，如图2所示，Bi₄O₅Br₂还原CO₂生成CO和CH₄约为2.73和2.04 mmol g⁻¹ h⁻¹，性能优于超薄的BiOBr（CO: 2.67 mmol g⁻¹ h⁻¹; CH₄: 0.16 mmol g⁻¹ h⁻¹）和块体BiOBr（CO: 1.68 mmol g⁻¹ h⁻¹; CH₄: mmol g⁻¹ h⁻¹）。

图2. 光催化还原CO₂:（a）BiOBr;（b）超薄BiOBr;（c）Bi₄O₅Br₂,（d）太阳能燃料生成量的比较

3 Bi_xO_yX_z改性

为了进一步提高Bi_xO_yX_z的光催化活性，采用和其他材料复合、使用助催化剂、掺杂、形成固溶体的方法对Bi_xO_yX_z进行了改性，提高其电荷分离来提高可见光光催化活性（图3）。

 图3. Bi_xO_yX_z的主要改性手段

【总结与展望】

Bi_xO_yX_z光催化剂的合成和应用面临挑战。首先是纯相Bi_xO_yX_z的合成是相对比较困难的。目前，碱法水热和热处理是制备Bi_xO_yX_z的主要方法。然而，pH值或温度的微小变化可能导致形成不同的Bi_xO_yX_z光催化剂，通过分子前体法也仅合成了Bi₄O₅X₂（X = Br,I）。开发新的合成方法是Bi_xO_yX_z光催化的关键。环境净化和太阳能燃料生成是光催化剂的两个重要应用。与BiOX主要降解有机污染物的应用相比，Bi_xO_yX_z光催化剂越来越多地应用于太阳能燃料生成，如水分解，二氧化碳转化和光催化固氮等。但是相关的催化机理研究没有得到深入的研究，急需运用先进的原位表征技术来更深入地研究Bi_xO_yX_z光催化机理。

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

本文由南阳师范学院的叶立群团队供稿，材料牛整理编辑。材料牛网专注于跟踪材料领域科技及行业进展，如果您对于跟踪材料领域科技进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部。

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