S型CeO2/Bi2MoO6微球異質結的理性設計及其高效光催化CO2還原

摘要：人工半導體光催化CO2轉化被廣泛認為是模擬自然碳循環的最有前途的策略之一。其中，Bi2MoO6具有光催化CO2轉化的潛力。然而，由于其光生電荷載體的快速復合，其催化性能仍然不足。因此，改善Bi2MoO6的催化效率是一個緊迫的問題。在這項研究中，我們通過水熱法合成了Bi2MoO6納米片，并在其表面同時生長了CeO2納米顆粒，形成了Ce3+/Ce4+離子橋接修飾的S型異質結。時間分辨光致發光光譜和光電化學測試揭示了這種異質結的增強電荷分離效應。此外，原位X射線光電子能譜分析和理論計算進一步證實，光生電子轉移路徑遵循S型機制，從氧化型半導體Bi2MoO6的導帶轉移到還原型半導體CeO2的價帶。實驗結果表明，CeO2/Bi2MoO6、Bi2MoO6和CeO2的光催化CO2還原為CO的效率分別為65.3、14.8和1.2 μmol?g?1?h?1。與純Bi2MoO6相比，CeO2/Bi2MoO6復合催化劑將CO2光催化還原為CO的催化效率提高了3.12倍。這項工作為設計和構建新型S型異質結光催化劑提供了獨特的見解。

關鍵詞：光催化CO2轉化；CeO2；Bi2MoO6；S型異質結；電荷轉移

中圖分類號：O643