2021年11月12日,重庆市科学技术协会关于2021川渝科技学术大会优秀论文(重庆市)评选结果进行了公示,本次特等奖2篇、一等奖10篇、二等奖30篇、三等奖50篇,重庆工商大学废油资源化技术与装备教育部工程研究中心李宇涵博士申请题为《铋纳米粒子和氧空位同步构筑Zn2SnO4高效提升可见光催化活性》的学术研究论文获得二等奖。
该论文通过简单一步水热法在ZSO催化剂表面同步构筑了双活性位点:铋纳米粒子(Bi(NPs))与氧空位(OVS)(OVS-BZSO)。结合各项实验表征和DFT理论计算发现,一方面,OVS的存在不仅通过引入缺陷能级缩小了ZSO的带隙,抑制了光生载流子的复合,而且还充当了活性位点,有利于小分子(NO、H2O、O2)的吸附,以促进反应活性物种的形成;另一方面,引入具有SPR效应的单质Bi(NPS)有效增强了ZSO的光吸收能力,提高了可见光的利用率。此外,Bi(NPS)与ZSO界面形成的肖特基势垒使得电子由Bi(NPS)定向迁移到ZSO上,促进了载流子的有效分离。因此,OVS和Bi(NPS)的协同作用可以从热力学上驱动NO分子的吸附/活化,在可见光的照射下高效去除NO。结合原位红外光谱分析结果发现,在OVs-BZSO催化过程中极大的抑制了有毒副产物的形成,由此提出了一条新的电荷传输路径:Bi纳米粒子→ZSO→气体分子,以及独特的NO催化氧化反应路径。该研究为ZSO基光催化剂的可控制备和反应机理提供了新的思路。