用于二氧化碳光转化的拉伸应变二维Bi2Ti2O7材料

《Advanced Materials》：Tensile-Strained 2D Bi2Ti2O7 for CO2 Photoconversion

原子薄层拉伸应变Bi2Ti2O7纳米片通过不对称Bi-Ovac-Ti位点增强电荷分离效率达91.5%，并产生独特的电子推拉效应协同活化COOH和断裂C-O键，实现CO2光还原为CO的高选择性（100%）和高效生产（31.06 μmol g?1 h?1），较未应变材料提升34倍。

　　

摘要

尽管将二氧化碳（CO₂）光催化还原为高价值化学品（如一氧化碳（CO））为实现碳中和提供了一条可持续的途径，但在传统的大块光催化剂中，电荷分离和活性位点密度的优化仍然是一个挑战。本研究显示，原子级薄的、具有拉伸应变的二维层状Bi₂Ti₂O₇纳米片（t-BT）在二氧化碳到一氧化碳的光催化还原过程中具有高效性。拉伸应变诱导的不对称Bi–O_vac–Ti位点增强了电荷转移的定向性，使光生电子集中在金属活性位点上，从而实现了91.5%的电荷分离效率。此外，这些不对称位点还能横向吸附二氧化碳分子，产生一种与传统路易斯酸-碱对不同的“推-拉”电子效应，从而协同优化COOH基团的活化及C-O键的断裂，加速二氧化碳的转化和一氧化碳的脱附过程。值得注意的是，t-BT的一氧化碳产率为31.06 μmol g^?1 h^?1，选择性接近100%，远高于未受应变处理的大块材料的产率（0.9 μmol g^?1 h^?1）。这项研究突出了二维焦绿石结构中的应变工程作用，揭示了缺陷与应变之间的协同效应如何克服光催化剂设计中的传统局限性，并促进了高效的二氧化碳到一氧化碳的转化。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。