【器件论文】界面调控的 α-Ga₂O₃/β-In₂O₃ 异质结中受阻路易斯对实现高效光催化二氧化碳还原制备太阳能燃料

        由宁夏大学的研究团队在学术期刊 Langmuir 发布了一篇名为 Interface-Engineered Frustrated Lewis Pairs in the α-Ga₂O₃/β-In₂O₃ Heterostructure for Efficient Photocatalytic CO₂ Reduction to Solar Fuels（界面调控的 α-Ga₂O₃/β-In₂O₃ 异质结中受阻路易斯对实现高效光催化二氧化碳还原制备太阳能燃料）的文章。

摘要

        高效光催化剂用于 CO₂ 还原仍面临关键挑战，主要源于电荷动力学低效及 CO₂ 活化能力不足。本研究提出一种多相界面工程策略，在 α-Ga₂O₃/β-In₂O₃ 异质结构中构建可调氧空位的“受挫路易斯酸-碱对”（Frustrated Lewis Pairs, FLPs）。通过两步离子交换/退火工艺，在双相界面实现了空间分离的 In³⁺（路易斯酸）与 Ga–O（路易斯碱），从而促进 CO₂ 分子的协同极化。优化后的 FLP 构型增强了电荷分离并延长载流子寿命，实现了 CO 生成速率为 27.7 μmol·g^-1·h^-1，比未添加牺牲剂的原始 β-In₂O₃ 高 2.2 倍。机理研究显示，FLPs 促进了二齿碳酸根（b-CO₃²⁺）的形成，作为关键中间体，随后经质子化生成 *COOH，并进一步还原为 CO。本工作为 FLP 介导的 CO₂ 活化提供了基础性理解，并为通过界面缺陷工程设计高性能光催化剂建立了通用范式。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.5c04023