第一作者： 張龍禎
通訊作者： 宣益民
通訊單位： 南京航空航天大學
論文DOI： 10.1002/adfm.202514966
化石燃料燃燒導致大氣中CO?升高，已成全球面臨的挑戰(zhàn)之一。將 CO?光催化轉化為高附加值燃料，是環(huán)保且推動碳中和的關鍵技術之一，但當前效率受光譜吸收窄、載流子分離差、活性位點不足等限制。傳統(tǒng)優(yōu)化策略（如金屬負載等）易引負面問題，外場耦合則需提供額外能量，而光致變色可低能耗調控材料性能，但相關研究較少。BaTiO?（BTO）的 CO?還原活性欠佳，本研究提出創(chuàng)新性設計：結合光致變色效應與空位工程，構建 Z 型異質結。通過合成 BTO 與 Cl、I 共摻雜 BiOBr（BCBI）的復合催化劑（BTO-BCBI）實現(xiàn)其具可逆光致變色性，在無犧牲劑條件下 CO 產率是BCBI 的 4.2 倍、BTO-BiOBr（BTO-BB）的 9.7 倍。通過實驗和理論計算表明，效率提升源于以下幾個原因：BTO 與 BCBI 界面抑制電荷復合；BTO-BCBI 光致變色效應增強；Cl、I 摻雜增強光吸收及載流子傳輸；Ti3?與氧空位（XPS、EPR 證實）起關鍵作用； Z 型異質結的構建。本研究為CO?光催化效率的提升提供了新方法。
化石燃料燃燒導致大氣 CO?濃度升高，亟需可持續(xù)減排技術，而光催化 CO?還原（純 H?O 作為電子供體）是兼顧 “碳減排” 與 “能源轉化” 的綠色路徑?，F(xiàn)如今很多催化劑存在光生電子-空穴復合快，分離/傳輸效率差，活性位點不足，CO?吸附與活化能力弱等問題。如今主流的改性方法是貴金屬負載、摻雜等，而這些方法易引入電荷復合中心，阻塞活性位點；新興的方法是與外場（電場、磁場等）進行耦合，這個方法需額外能量，導致其實用性會受限。
光致變色效應與空位工程結合：光誘導結構轉變，動態(tài)調控電子密度與還原電勢，提升光吸收與載流子生成；BTO 中的 Ti3?與氧空位提供活性位點，促進 CO?吸附與電荷分離；
Z 型異質結：保留強還原能力的電子與強氧化能力的空穴，避免 II 型異質結氧化還原能力削弱問題，將氧化反應和還原反應在空間上進行分離。
材料的基本表征：
圖1 BTO-BCBI樣品的形貌表征：a)代表性SEM圖像，b) BTO-BCBI異質結構元素分布映射，c,d)代表性TEM圖像，e) HR-TEM圖像，f) BTO和h) BCBI的HR-TEM圖像的晶格以及BTO-BCBI材料中g) BTO和i) BCBI的快速傅里葉變換（FFT）圖像。
SEM 表征顯示樣品形貌差異顯著，BCBI納米片嵌入BTO多面體結構。EDS 元素分析、TEM和 HRTEM進一步證實結構復合成功：Bi、Br、Cl、I、O、Ti、Ba 元素分布均勻，納米片與多面體間存在大量界面接觸，BB 與 BCBI 納米片厚度小于 10 nm，且 HRTEM 觀察到 BTO（110）晶面（
