一锅法合成N掺杂NiO的方法，是怎样增强光催化CO2还原的？
绿色清洁的阳光驱动的CO 2催化转化为高附加值的化学品可以同时解决温室效应和能源问题，半导体催化剂材料的可控制备和精细结构的研究对于深入理解太阳能转换技术具有重要意义。
当今社会的快速发展增加了不可再生化石燃料的消耗，人类不得不面对能源短缺的问题，由此产生的CO 2的大量排放也是全球变暖的重要原因。
目前，利用可持续的太阳能光催化还原高附加值产品中的CO 2是同时解决温室效应和能源危机的一种很有前途的途径。因此，设计合成低污染、高效、低成本的光催化剂显得尤为重要。
NiO作为一种环境友好的过渡金属氧化物半导体，具有优异的导电性、良好的化学稳定性和无毒性，在纳米尺度具有广阔的应用前景。
同时，由于其足够负的导带位置、快速的空穴迁移率和高的载流子浓度，被认为是一种可用于CO 2光还原的半导体。
但由于光生载流子复合程度高，反应过程中电子和空穴的分离效率低，大大削弱了反应活性。此外，宽带隙NiO半导体催化剂只能利用约3-5%的太阳紫外光，导致光催化还原CO 2的效率较低，限制了NiO在光催化领域的应用。
因此，NiO通常用作助催化剂以提高光催化性能并促进光电子和空穴的有效分离。例如，NiO可以显著提高SrTiO 3、TiO 2、Nb 2 O 5、Ga 2 O 3等光催化剂的光催化产氢性能。
然而，已报道的NiO光催化还原CO 2的活性普遍较低，因此，NiO通常通过不同的方法进行改性以提高光催化性能。
由于NiO具有合适的导带（CB）和价带（VB）位置，因此常与许多半导体形成异质结构，制备了S型BiOBr/NiO异质结，BiOBr/NiO的层状结构提高了光吸收和电荷分离性能，提高了BiOBr/NiO的氧化还原能力。
此外，NiO层状多孔片结构有利于CO 2的吸附，暴露出丰富的CO 2光还原活性位点，从而实现优异的CO 2光还原性能。此外，通过在NiO空心球上用S部分取代O，制备了NiO和NiS的单层空心球光催化材料（h-NiO-NiS）。
这种异质结的构建极大地增强了CO 2吸附能力，并增加了激发电子沿空心球从NiS到表面的转移。电子的有效转移导致光生电荷复合时间的延长，这进一步增加了CO2到CH 4的转化。
此外，通过调整NiO的电子结构可以增加电荷分离，从而提高其CO 2光还原活性，构建了具有不同氧空位浓度的超薄NiO纳米片，以实现高效的CO 2光还原性能。
密度泛函理论计算和CO 2程序升温脱附实验证实，适度的氧空位浓度实现了材料表面与CO 2的强结合，增强了CO 2的吸附和活化，促进了有效的电荷转移。相比之下，过多的氧空位含量降低了CO的结合亲和力。
因此，适当调节氧空位含量是获得适合CO 2光还原的NiO电子结构的有效手段。此外，构建三元桥接结构也是增加光电子与空穴分离的重要方法。
此外，杂原子掺杂是调节催化剂电子结构的有效方法，已被广泛研究。然而，与阴离子掺杂相比，阳离子掺杂会产生更多有害的电子-空穴复合中心。
由于氧和氮表现出相似的化学、结构和电子特性，如极化率、电负性、配位数和离子半径，当引入势能高于O2p原子轨道的其他元素（如N2p）时，新的VBs可以形成代替O的2p原子轨道，从而在不影响CB水平的情况下产生更小的E bg，从而改善可见光响应。
因此，非金属元素N掺杂是提高NiO光催化CO 2还原效果的优选途径。此外，选择合适的掺杂方法也很重要，熔盐法掺杂元素是一种高效、低成本的方法，因为其熔盐液体环境可以使元素分布更加均匀，反应前后的处理过程非常简单。
采用熔盐煅烧法制备了不同氮掺杂含量的NiO半导体催化剂，并在不同波长光激发的联吡啶钌或三乙醇胺多相催化体系中测试了CO 2还原活性，通过一系列表征研究了掺杂NiO半导体的相组成、能带结构、光学性质和表面形貌。
总之，使用熔盐法成功制备了掺杂非金属氮的NiO半导体，与p型NiO相比，n型NiO的还原性能有所提高。此外，n型NiO对CO 2的光还原在N掺杂的情况下更有效。
氮掺杂增加了CO2的吸附和活化在NiO半导体表面，实现了CO 2的快速转化，氧缺陷诱导的缺陷能级增加了电子的转移和分离，CO 2更容易在氧缺陷处获得电子并被还原。
为解决p型NiO还原性能不足的问题提供了新的参考，也为抑制n型NiO半导体的光生电荷复合提供了一种新的控制方法。
