光催化CO2還原產物的選擇性和效率往往受到人工光合系統中多電子轉移和反應中心的限制。迄今為止，已經開發出各種策略來改善光催化CO2還原反應的性能，包括開發原子薄的光催化劑，制造異質結構，構造表面缺陷等。在這些策略中，通過各種物理/化學相互作用（包括共價鍵/離子鍵/氫鍵鍵合和范德華力（VDW）/庫侖力）制造異質結構在光催化領域引起了廣泛的研究興趣。2D/2D VDW異質結由于具有較大的界面面積，較強的相互作用，較寬的光響應和加速的界面電荷分離而顯示出可提高光催化性能。因此，開發高效的VDW異質結光催化劑在環境和能源催化領域具有廣闊的應用前景。
有鑒于此，新加坡南洋理工大學劉彬教授和鄭州大學許群教授、楊永鵬、Zhikun Peng等人，設計并制備了原子薄的氮化碳（CN）耦合Bi9O7.5S6（BOS）納米板被制成二維/二維（2D/2D）范德華（VDW）異質結，用于CO2光還原。
制備了。
本文要點
1）設計并制作了一種新型的氮化碳耦合Bi9O7.5S6納米板范德瓦爾斯異質結（2D/2D VDW/CN/BOS），提出了一種不使用助催化劑和犧牲劑的光催化還原CO2的簡便策略。
2）通過X射線光電子能譜測量和DFT計算證實了通過VDW力連接的CN和BOS之間的強電子耦合。CN在BOS上的引入為CO2吸附和活化提供了豐富的表面活性位點，該活性已通過CO2吸附測量和CO2加氫途徑計算證實了這一點。得益于2D/2D VDW異質結，20CN/BOS在可見光照射下的CO生成速率為37.2 mol gcatalyst?1，分別比BOS和CN高14.9倍和1.4倍。
3）實驗和密度泛函理論(DFT)計算表明，CO*在BOS上的吸附比CN強，在解吸前可以進一步氫化，這解釋了為什么觀察到的光催化CO2還原在BOS上的主要產物是CH4和CH3OH。
總之，該工作為設計新的VDW異質結構光催化劑提供了一種新的思路。
參考文獻：
Jun Li et al. Van der Waals heterojunction for selective visible-light-driven photocatalytic CO2 reduction. Applied Catalysis B: Environmental, 2020.
DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119733
https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2020.119733
