近日，我校理学院化学系研究生郭京阔以第一作者在《Applied Catalysis B: Environmental》(中科院一区TOP，IF=24.3)上发表了题为“Atomically dispersed cerium sites in carbon-doped boron nitride for photodriven CO2 reduction: Local polarization and mechanism insight”的学术论文，通讯作者为理学院化学系段彦栋老师与燕山大学王德松教授。
单原子催化剂 (SACs) 由于其优异的性能已成为近年来催化科学研究的新前沿。稀土元素因其丰富的电子能级被广泛应用于催化领域，铈(Ce)是最丰富的稀土元素，同时铈化合物由于其在辐照下的有趣特性引起了广泛的关注。然而，Ce单原子光催化剂的制备仍是一个很大的挑战，相关催化机理亦尚未报道。
该研究通过在碳掺杂氮化硼(C-BN)中引入原子级别分散的Ce位点，制备了Ce/C-BN催化剂。将Ce/C-BN用于CO2还原时，表现出优异的光催化还原性能，在纯水中CO的选择性生成速率可达125.5 μmol·g−1·h−1，是无添加剂体系中最好的光催化剂之一。此外，通过 DFT计算研究发现，Ce的引入会导致结构的局域极化，从而形成局域电场，促进电荷分离。该研究为单原子催化剂配位工程的进一步发展提供了新的思路。
图1 Ce/C-BN的平面平均静电势能图和电荷差分密度图
该研究工作得到了河北省高等学校科学研究计划、国家自然科学基金和河北省自然科学基金等项目的支持。
