CO₂的缓慢充电动力学和大活化能严重阻碍了CO₂光还原的效率。缺陷工程是一种行之有效的策略，而常见的零维空位缺陷的功能总是局限于促进表面吸附。

近日，中国地质大学黄洪伟教授，Fang Chen，华中农业大学Shengyao Wang报道了通过后蚀刻方法在Bi₂WO₆纳米片上形成了厚度为3~4nm的梯度钨空位层。

文章要点

1）钨空位层能够在梯度空位层内形成具有从外到内的强内部电场的内到外串联同质结，这为光电子从本体迁移到催化剂表面提供了强大的驱动力。同时，梯度W空位的引入改变了O和W原子周围的配位环境，导致催化剂表面的基本位点和CO₂吸附模式从弱/强吸附（O位）到中等吸附（O和W位点），这最终降低了关键中间体*COOH的形成势垒，并促进了CO₂的转化热力学。

2）在没有任何助催化剂和牺牲试剂的情况下，W-空位Bi₂WO₆表现出出色的光催化CO₂还原性能，CO生成率为30.62 µmol g^-1 h^-1，选择性为99%，是同类反应体系中最好的催化剂之一。

该研究表明，梯度空位作为一种新型缺陷，在调节电荷动力学和催化反应热力学方面将显示出巨大的潜力。

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Yinghui Wang, et al, Gradient cationic vacancies enabling inner-to-outer tandem homojunction: Strong local internal electric field and reformed basic sites boosting CO₂ photoreduction, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202302538

https://doi.org/10.1002/adma.202302538