DOI: 10.1016/j.cej.2021.128748

利用非贵金属或缺陷量身定制半导体材料被证明是一种极具吸引力和前景的环境修复方法。在这项工作中，首次通过静电纺丝技术和随后的化学还原方法合成了Bi金属和氧空位（OVs）共修饰Bi12TiO20纳米纤维（Bi/BTO）光催化剂。在可见光照射下，Bi/BTO复合光催化剂的光催化NO去除活性明显高于原始BTO。光催化性能的提高归因于OVs的综合作用和Bi粒子的表面等离子体共振（SPR）效应。通过X射线光电子能谱和电子顺磁共振光谱证实了OVs的存在。密度泛函理论（DFT）计算表明，BTO中的OVs诱导了缺陷能级的形成，有利于提高光吸收。此外，Bi可以充当一个电子穴，从而促进光致电子-空穴对的分离。捕获实验和电子自旋共振光谱表明，主要的活性物质为·O2-和h+。此外，通过原位红外光谱（原位FTIR）对Bi/BTO含量超过3％的反应过程进行了监测，并结合实验和理论结果提出了Bi/BTO去除NO的合理光催化机理。

图1.纯BTO和X％Bi/BTO（X=1、3、5和7）的XRD图谱（a），FT-IR光谱（b）和拉曼光谱（c）。

图2.3％Bi/BTO的XPS全扫描光谱（a）以及Bi4f（b），Ti3d（c）和O1s（d）的高分辨率XPS光谱。

图3.BTO前体（a），BTO（b）和3％Bi/BTO（c）的SEM图像；（HR）3％Bi/BTO的TEM图像（d-g）。

图4.（a）纯BTO和X％Bi/BTO（X=1、3、5和7）的紫外可见吸收光谱，（b）纯BTO和3％Bi/BTO的EPR光谱，（c）具有OVs的BTO（321）平面的晶体结构（红色圆圈表示OVs），（d）块体BTO和具有OVs的BTO（321）的态密度。

图5.（a，b）所制备样品的光催化性能和NO去除率，（c）3％Bi/BTO样品的循环稳定性，（d）4个循环前后3％Bi/BTO的XRD图。

图6.（a，b）3％Bi/BTO复合材料的活性物种捕获实验。可见光照射下，BTO和3％Bi/BTO在水分散液中的DMPO-·OH（c）和在甲醇分散液中的DMPO-·O2-（d）的ESR光谱。

图7.BTO和3％Bi/BTO复合材料的（a）PL光谱，（b）瞬态光电流响应，（c）EIS光谱和（d）SPV光谱。

图8.Bi/BTO-321（a）优化的晶体结构，（b）电荷密度差，（c）电子定位功能和（d）静电势。

图9（a）在黑暗和可见光照射下3％Bi-BTO光催化去除NO的原位FTIR光谱，（b）纯BTO的VB-XPS光谱和（c）Bi/BTO净化NO的光催化机理。