1. 文章信息

標題：A2V2O7 (A = Co, Ni, Cu and Zn) for CO2 reduction under visible-light irradiation: effects of A site replacement

頁碼：10.1016/j.apcatb.2022.121722

2. 文章鏈接

專用鏈接 https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121722

3. 期刊信（xìn）息

期（qī）刊名（míng）：Applied Catalysis B: Environmental

ISSN: 0926-3373

影響因子：24.319

分區信息：中科院1區；JCR分區（Q1）

涉及研究方向：化學

4. 作者信（xìn）息：

第一作（zuò）者：南京大學現代工程與應（yīng）用科（kē）學（xué）學院博士研究生：杜孟洋，陳勇

通訊作者：南京大學現代工程與應用科學學院教授：李（lǐ）朝升

5. 產品型號（hào）：北（běi）京香蕉视频污视频(CEL-PF300-T8, AULTT, China)（300 W氙燈，可（kě）見光範圍）、CEL-PAEM-D8Plus光（guāng）催化活性評價係（xì）統(專業全自動二氧化碳還原+全解水)

目前，地球大氣中的CO2含量已經超過415 ppm，達到曆史新高，帶來了（le）全球變暖、冰川（chuān）融（róng）化、海平麵上升（shēng）等一係列氣候變化和（hé）環境（jìng）問題。因此，降低大氣中CO2濃度勢（shì）在必行（háng）。與減少大氣中二氧化碳的其（qí）他途徑相比，直接還原CO2轉化為有用的化學品和燃料更有吸引力（lì），能同時緩解能源短（duǎn）缺和環境問題。利用（yòng）太陽光能量和半導體光催化劑，模（mó）擬植物的自然光合作用過程（chéng），將CO2還原為太陽能燃料，具有規模化應用的可能性。釩酸鹽因為天然（rán）的窄帶隙具有吸收可見光的優勢，並且在光照下穩定（dìng），是一係列潛在的高效光催化劑。

基於此，我們以過渡金屬釩酸鹽為研究對（duì）象，探究其光催化活性，並對（duì）其進行優化，嚐試尋（xún）找合適的單組份催化劑。主要研究內容如下：通過固（gù）相燒結法合成了一（yī）係列單斜晶係（xì）的二元金屬釩酸鹽A2V2O7（A= Co、Ni、Cu、Zn），並探索了A位陽離子的改變對釩酸鹽能（néng）帶結構、光學性質、催化性能的影響。

結合實驗和理論計算（suàn），根據晶體（tǐ）場（chǎng）理論（lùn）對釩酸鹽能帶結構進（jìn）行解釋，並進一步研究（jiū）了能帶（dài）結構對（duì）半導體催化劑催（cuī）化活（huó）性的影響。研（yán）究發現，二價過渡金屬元素（Co、Ni、Cu、Zn）3d軌道不僅和O 2p軌道雜化提升（shēng）了價（jià）帶（dài）頂位置（zhì），且主要構（gòu）成導帶（dài）的V 3d軌道也（yě）受其影響。由於Ni2V2O7具有最強的晶（jīng）體場分裂能和最短的平均鍵（jiàn）長，其V 3d軌（guǐ）道（dào）分裂最寬，理論上更有利於加（jiā）速光生載流子的遷移，提高光催化活性。

同時，一係列光電（diàn）化學實驗結果也對此進行了印證。此外，根據Tanabe假設推斷出A位點（diǎn）是（shì）材料表麵（miàn）的堿性位點，改變A位離（lí）子的種類對於表麵堿度會產生影響。根（gēn）據CO2吸附和TPD的測試結果（guǒ），Ni2+的存在使釩酸鹽表現出更強的堿性特征。這有利於CO2的吸附活化，促進CO2的還原（yuán）。總之，我們通過調控釩酸（suān）鹽A2V2O7（A = Co、Ni、Cu、Zn）的A位離子，實現了能帶和表麵酸（suān）堿度（dù）的同時改變。這其中，當（dāng）A位為Ni時，Ni2V2O7因（yīn）為具有最負的導帶位置、最短的V-O鍵長和（hé）最（zuì）多的（de）堿性活性中心，表現出最優異的光催化活性。這些結果將為探（tàn）索釩酸（suān）鹽在光催化方麵的研究（jiū）提供借鑒。

我們一致認為本文的創（chuàng）新（xīn）之處（chù）有以下幾點：

1. A位陽離子的改變能同時調控釩酸鹽A2V2O7（A= Co、Ni、Cu、Zn）的能帶結構和表麵酸堿性。

2. 二價過渡金屬元（yuán）素（sù）（Co、Ni、Cu、Zn）3d軌道與O 2p軌道雜化形成了價帶頂，使相應的釩酸鹽A2V2O7（A= Co、Ni、Cu、Zn）均具有可見光（guāng）響（xiǎng）應（yīng）。

3. 根據Tanabe假設、CO2吸附和TPD測試結果，釩酸鹽A2V2O7（A= Co、Ni、Cu、Zn）中Ni2+具有最強的表麵堿性。