超分散高稳定性铋单原子掺杂核壳结构CuO通过电子结构调控实现高效光催化CO2还原

本文推荐一种创新的超声喷雾热解（USP）技术，成功制备了铋单原子掺杂缺陷CuO（Bi-CuO）光催化剂，巧妙结合单原子电子调控策略与缺陷工程，显著提升CO2还原性能（CO产率106.07 μmol g?1 h?1，CH4产率77.73 μmol g?1 h?1），为规模化生产高活性单原子催化剂（SACs）提供新范式。

　　

Highlight

本研究首次采用简单、经济的超声喷雾热解（Ultrasonic Spray Pyrolysis, USP）技术规模化合成铋单原子锚定缺陷CuO（Bi-CuO）光催化剂，通过单原子电子调控与缺陷工程协同策略，实现CO₂还原性能突破性提升。

Composition and structure

图1展示了Bi-CuO通过USP的形态演化过程：前驱体溶液雾化为气溶胶微滴后，在反应室中经历溶剂蒸发、分解和结晶，最终形成超分散的铋单原子锚定结构。这种"微反应器"机制有效抑制原子团聚，并引入氧空位（OV）等缺陷，为调控反应中间体（如COOH和CHO）的脱附能垒创造理想条件。

Conclusions

Bi-CuO催化剂展现出卓越的光吸收能力、载流子分离效率和CO₂活化性能，其CO和CH₄生成速率分别达106.07 μmol g^?1 h^?1和77.73 μmol g^?1 h^?1，是纯CuO的三倍。该工作为工业级单原子金属氧化物光催化剂的开发开辟了新途径。