【原】张礼知/艾智慧等人Angew.：三角形Cl-Ag1-Cl位点实现BiOCl光催化性能！

研究内容

            

BiOCl光催化在分子氧活化和NO氧化方面显示出巨大的前景，但由于反应中间体和途径不可控，其在不排放有毒NO₂的情况下将NO选择性转化为固定化硝酸盐(NO₃^-)仍然是一个巨大的挑战。

            

华中师范大学张礼知、艾智慧和加拿大多伦多大学Chengliang Mao证明了在Cl封端的(001)面暴露的BiOCl上引入三角形Cl-Ag₁-Cl位点可以选择性地促进反应物分子氧向中间超氧自由基(·O₂^-)的单电子活化，并且还将产物NO₃^-的吸附构型从弱单齿结合模式转变为强双齿结合模式，避免不利的光解。通过同时调节中间体和产物，Cl-Ag₁-Cl-landen-BiOCl在可见光下10分钟内实现了>90%的NO转化为良好的高选择性NO₃^-(>97%)，NO₂浓度低于20 ppb。在基准光催化剂P25上，Cl-Ag₁-Cl位点的活性和选择性都超过了BiOCl表面位点(38%的NO转化率，67%的NO₃^-选择性)或对照O-Ag₁-O位点(67%的NO转化和87%的NO₃^-选择率)。相关工作以“Triangle Cl-Ag₁-Cl Sites for Superior Photocatalytic Molecular Oxygen Activation and NO Oxidation of BiOCl”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。    

            

研究要点

            

要点1. 锚定在Cl封端的(001)面暴露的BiOCl纳米片上的三角Cl-Ag₁-Cl位点可以实现有效和选择性的NO光催化氧化为硝酸盐(>90%的NO转化率和>97%的硝酸盐选择性)。

            

要点2. 这些三角Cl-Ag₁-Cl位点有利于O₂吸附的终止，促进BiOCl的光吸附和电子转移动力学，促进单电子分子氧活化为·O₂^-。在光氧化去除NO的过程中，·O₂^-选择性地与NO反应形成硝酸盐，在Cl-Ag₁-Cl位点上具有强烈的双齿吸附，从而抑制硝酸盐的离解，产生不利的副产物NO₂。

            

要点3. 新的Cl-Ag₁-Cl位点优于Ag₁/P25上原始BiOCl和O-Ag₁-O位点的所有表面位点，有望提高半导体光催化剂的性能。

                

这项研究为半导体光催化剂的性能增强开发了新的单原子位点，也为操纵活性氧的产生以有效去除污染物提供了一条简单的途径。

            

研究图文

            

图1. Ag₁/BiOCl催化剂的表征。    

图2. Ag单原子对BiOCl能带结构和载流子动力学的影响。

图3. Ag₁/BiOCl上的O₂活化和ROS生成。    

图4. 可见光照射下的光催化NO氧化。    

图5. 可见光下Cl-Ag₁-Cl位点的光催化NO氧化示意图。

            

文献详情

            

Triangle Cl-Ag₁-Cl Sites for Superior Photocatalytic Molecular Oxygen Activation and NO Oxidation of BiOCl

Furong Guo, Chengliang Mao*, Chuan Liang, Pan Xing, Linghao Yu, Yanbiao Shi, Shiyu Cao, Fanyu Wang, Xiao Liu, Zhihui Ai,* Lizhi Zhang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https:///10.1002/anie.202314243