{010}面协同促进光催化水氧化与5-氨基四唑选择性N=N偶联反应

来源：X一MOL资讯

原标题：【催化】钒酸铋管状结构：氧缺陷丰富、高暴露活性{010}面协同促进光催化水氧化与5-氨基四唑选择性N=N偶联反应

太阳能驱动的反应——光催化，在解决能源短缺和环境污染问题方面有着美好的前景。光催化的性能高度取决于半导体基光催化剂的设计，精确控制其形貌与暴露晶面可以实现光捕获、促进光生电子-空穴对的分离与转移、加快表面反应，从而提高太阳能转化体系的效率。因此，精确控制材料的形貌与暴露面是十分重要的。单斜相的BiVO4，具有约 2.4 eV vs. NHE的窄带隙，是一种重要的可见光响应的光催化剂，广泛的应用于光催化裂解水产氧。BiVO4 的光催化活性不仅取决于其形貌结构，而且取决于其暴露晶面，主要取决于活性{010}面的暴露百分比。因为与其他的低指数面相比较，{010}活性面不仅更加有利于光生载流子转移，而且在全解水过程有更大的吸附能和更低的能量势垒，所以，BiVO4的{010}面更加有利于水的氧化。然而，在晶体生长过程中，{010}面易于逐渐消失，因为其具有相对高的表面能，总是导致BiVO4晶体低百分比暴露{010}活性面。

BiVO4的{010}表面存在氧缺陷（Vo），可以很好的降低水分子的解离能，促进H2O分子的氢氧键断裂变为H原子与O原子，致使高效的光转化效率。超薄二维（2D）光催化材料不仅具有大的比表面积，而且可以很容易的缩短载流子的传输距离，有效的抑制甚至排除光生电子与空穴的体相复合。超薄2D BiVO4的Vo能够促进目标分子的吸附与活化、光激电子的分离与转移，从而有效提高催化反应速率。因此，可以相信，高百分比暴露{010}活性面的、同时其表面存在Vo超薄2D BiVO4肯定具有很好的光催化性能。但是，设计合成出这种既可以百分比暴露{010}面，又同时存在Vo的超薄2D BiVO4光催化材料是一项巨大的挑战。

近日，南京大学固体微结构物理国家重点实验室的周勇教授和李朝升教授及大连大学的周新教授等多个团队合作，设计合成出一种独特的、氧缺陷丰富的、高暴露活性{010}面的BiVO4管状结构。发现了超薄2D BiVO4纳米片发生自卷曲形成管状结构。潜在的内建拉力渐变保持非中心对称结构驱动超薄BiVO4纳米片发生自卷曲，形成管状结构。这个BiVO4纳米管状结构展现出明显增强的光催化水氧化与5-氨基四唑选择性 N=N 偶联反应合成 5,5'-偶氮四唑钠的活性。

这一成果近期发表在Chem. Commun.上，文章的第一作者是南京大学博士研究生胡建强。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

BiVO4 tubular structures: oxygen defect-rich and largely exposed reactive {010} facets synergistically boost photocatalytic water oxidation and the selective N=N coupling reaction of 5-amino-1H-tetrazole

Jianqiang Hu, Huichao He, Xin Zhou, Zhaosheng Li, Qing Shen, Wenjun Luo, Ahmed Alsaedi, Tasawar Hayat, Yong Zhou, Zhigang Zou 

Chem. Commun., 2019, 55, 5635 -5638, DOI: 10.1039/C9CC01290G