一鍋法合成N摻雜NiO的方法，是怎樣增強光催化CO2還原的？
綠色清潔的陽光驅動的CO 2催化轉化為高附加值的化學品可以同時解決溫室效應和能源問題，半導體催化劑材料的可控制備和精細結構的研究對于深入了解太陽能轉換技術具有重要意義。
當今社會的快速發展增加了不可再生化石燃料的消耗，人類不得不面對能源短缺的問題，由此産生的CO 2的大量排放也是全球變暖的重要原因。
目前，利用可持續的太陽能光催化還原高附加值産品中的CO 2是同時解決溫室效應和能源危機的一種很有前途的途徑。是以，設計合成低污染、高效、低成本的光催化劑顯得尤為重要。
NiO作為一種環境友好的過渡金屬氧化物半導體，具有優異的導電性、良好的化學穩定性和無毒性，在納米尺度具有廣闊的應用前景。
同時，由于其足夠負的導帶位置、快速的空穴遷移率和高的載流子濃度，被認為是一種可用于CO 2光還原的半導體。
但由于光生載流子複合程度高，反應過程中電子和空穴的分離效率低，大大削弱了反應活性。此外，寬帶隙NiO半導體催化劑隻能利用約3-5%的太陽紫外光，導緻光催化還原CO 2的效率較低，限制了NiO在光催化領域的應用。
是以，NiO通常用作助催化劑以提高光催化性能并促進光電子和空穴的有效分離。例如，NiO可以顯著提高SrTiO 3、TiO 2、Nb 2 O 5、Ga 2 O 3等光催化劑的光催化産氫性能。
然而，已報道的NiO光催化還原CO 2的活性普遍較低，是以，NiO通常通過不同的方法進行改性以提高光催化性能。
由于NiO具有合适的導帶（CB）和價帶（VB）位置，是以常與許多半導體形成異質結構，制備了S型BiOBr/NiO異質結，BiOBr/NiO的層狀結構提高了光吸收和電荷分離性能，提高了BiOBr/NiO的氧化還原能力。
此外，NiO層狀多孔片結構有利于CO 2的吸附，暴露出豐富的CO 2光還原活性位點，進而實作優異的CO 2光還原性能。此外，通過在NiO空心球上用S部分取代O，制備了NiO和NiS的單層空心球光催化材料（h-NiO-NiS）。
這種異質結的建構極大地增強了CO 2吸附能力，并增加了激發電子沿空心球從NiS到表面的轉移。電子的有效轉移導緻光生電荷複合時間的延長，這進一步增加了CO2到CH 4的轉化。
此外，通過調整NiO的電子結構可以增加電荷分離，進而提高其CO 2光還原活性，建構了具有不同氧空位濃度的超薄NiO納米片，以實作高效的CO 2光還原性能。
密度泛函理論計算和CO 2程式升溫脫附實驗證明，适度的氧空位濃度實作了材料表面與CO 2的強結合，增強了CO 2的吸附和活化，促進了有效的電荷轉移。相比之下，過多的氧空位含量降低了CO的結合親和力。
是以，适當調節氧空位含量是獲得适合CO 2光還原的NiO電子結構的有效手段。此外，建構三元橋接結構也是增加光電子與空穴分離的重要方法。
此外，雜原子摻雜是調節催化劑電子結構的有效方法，已被廣泛研究。然而，與陰離子摻雜相比，陽離子摻雜會産生更多有害的電子-空穴複合中心。
由于氧和氮表現出相似的化學、結構和電子特性，如極化率、電負性、配位數和離子半徑，當引入勢能高于O2p原子軌道的其他元素（如N2p）時，新的VBs可以形成代替O的2p原子軌道，進而在不影響CB水準的情況下産生更小的E bg，進而改善可見光響應。
是以，非金屬元素N摻雜是提高NiO光催化CO 2還原效果的優選途徑。此外，選擇合适的摻雜方法也很重要，熔鹽法摻雜元素是一種高效、低成本的方法，因為其熔鹽液體環境可以使元素分布更加均勻，反應前後的處理過程非常簡單。
采用熔鹽煅燒法制備了不同氮摻雜含量的NiO半導體催化劑，并在不同波長光激發的聯吡啶钌或三乙醇胺多相催化體系中測試了CO 2還原活性，通過一系清單征研究了摻雜NiO半導體的相組成、能帶結構、光學性質和表面形貌。
總之，使用熔鹽法成功制備了摻雜非金屬氮的NiO半導體，與p型NiO相比，n型NiO的還原性能有所提高。此外，n型NiO對CO 2的光還原在N摻雜的情況下更有效。
氮摻雜增加了CO2的吸附和活化在NiO半導體表面，實作了CO 2的快速轉化，氧缺陷誘導的缺陷能級增加了電子的轉移和分離，CO 2更容易在氧缺陷處獲得電子并被還原。
為解決p型NiO還原性能不足的問題提供了新的參考，也為抑制n型NiO半導體的光生電荷複合提供了一種新的控制方法。
