BiVO4中的晶体面工程用于光催化深度氧化一氧化氮

《Inorganic Chemistry》：Crystal Facet Engineering in BiVO4 for Photocatalytic Deep Oxidation of Nitric Oxide

BiVO4通过调控pH合成四种单斜晶型，其中{040}晶面样品在可见光下NO去除率达79%，其稳定性源于抗氧空位形成及V^5+还原，促进超氧自由基生成，单重态氧在无水条件下仍有效氧化NO，展现BiVO4基催化剂降解大气污染物的潜力。

　　

BiVO₄作为一种用于水分解和环境修复的光催化剂受到了广泛关注。通过改变其暴露的晶面，可以调节其光催化性能，但其在环境中去除氮氧化物（NO）方面的应用尚未得到研究。在本研究中，通过调节前体溶液的pH值，水热合成了四种不同形态的单斜晶系BiVO₄晶体。其中，优先暴露{040}晶面的样品呈现出片状碎片结构，并在可见光（>420 nm）条件下表现出更优异的NO光催化氧化性能（去除率为79%），优于优先暴露{110}晶面的样品。与{110}晶面相比，{040}晶面的BiVO₄对氧空位的形成以及V⁵⁺还原为V⁴⁺的过程更为稳定，后者可能导致能隙变浅。这种更高的稳定性以及更高的平带能量有助于产生超氧自由基，这些自由基对于NO的彻底氧化至关重要。研究发现，即使在空气中没有水的情况下，单线态氧在NO的氧化过程中也起着重要作用，因为仍会生成NO₂。本研究突显了基于BiVO₄的催化剂在高效降解大气污染物方面的巨大潜力。