近日，环境领域Top期刊Journal of Hazardous Materials发表了题为“Substitution of B-site in BaSb2O6 perovskite for surface lattice oxygen activation and boosted photocatalytic toluene mineralization”的重要研究成果。我院 “碳中和与绿色催化创新团队”博士后陈侣存为论文第一作者，我院“碳中和与绿色催化创新团队”孙艳娟研究员为通讯作者，电子科技大学长三角研究院（湖州）为第一单位和通讯作者单位。
图1 论文网页截图
研究内容：
本文揭示了通过取代B位阳离子可以有效地调节BaSb2O6的电子结构，从而扩大光响应范围并促进载流子分离。Ga原子取代Sb原子形成Ga-O键并使八面体变形，导致电子从Ga原子转移到O原子并实现晶格氧活化。BaSb2O6表面独特的电子定位有利于 O2、H2O、甲苯和反应中间体的吸附和活化，从而增强甲苯矿化的ROS生成。与纯BaSb2O6的性能相比，5 wt. % Ga-BaSb2O6的光催化甲苯降解和矿化分别提高了4.5倍和4.8倍，没有明显的失活。报道的在钙钛矿中原位控制B位点的简便有效的策略及其对电子结构的独特影响将有利于开发用于环境应用的高性能钙钛矿。
图文导读：
文章报道了通过简单取代钙钛矿B 位阳离子可有效地调控BaSb2O6的电子结构，扩宽光响应范围并促进光生载流子分离。文章通过实验和密度泛函理论计算（DFT）结合的方法揭示Ga原子取代Sb原子导致BO6八面体形变以及表面晶格氧活化。BaSb2O6改性表面独特的电子局域有利于O2分子、H2O分子、甲苯和反应中间产物的吸附活化，促进活性氧物种的生成和甲苯矿化。
图2 BaSb2O6表面晶格氧活化
原位红外漫反射光谱对反应过程中甲苯吸附和光催化矿化过程进行动态监测，提出了甲苯光催化降解的反应机理。与未改性的BaSb2O6相比，改性的BaSb2O6光催化甲苯降解率和矿化率分别提高4.5倍和4.8倍，在长时间多次循环测试后未发现催化剂的失活现象。
图3 甲苯吸附和反应过程的原位红外漫反射光谱以及DFT理论计算
文章报道了一种简便有效的钙钛矿原位B位点原位调控策略，该策略可对钙钛矿表/界面电子结构的进行有效调控，为开发适用于环境领域的高性能钙钛矿材料奠定了理论基础。
图4 B位取代的BaSb2O6光催化甲苯反应机理
本文亮点：
B位被Ga取代以形成5wt. % Ga-BaSb2O6通过原位水热法。该策略削弱了表面电位和B-O键，改善了电荷分离和迁移。同时，电子局域化和八面体畸变的形成促进了电荷积累，从而激活了晶格氧。晶格氧活化有利于O2、H2O、甲苯和关键中间体的吸附和活化。在光照下通过5 wt. % Ga-BaSb2O6的晶格氧促进甲苯的深度转化和开环。与纯BaSb2O6相比，5 wt. %Ga-BaSb2O6对甲苯降解和矿化的光催化效率分别提高了4.5倍和4.8倍。该策略有利于高性能钙钛矿的开发和对多相VOCs分解反应机理的理解。
文稿：王俊超、碳中和与绿色催化创新团队 / 图片：碳中和与绿色催化创新团队 / 编辑：李卓然 / 审核：李卓然 / 发布者：李卓然
