近期，我院多物理场能源催化团队朱刚强教授课题组在国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials》上发表题为“Atomic-Termination-Engineered Multi-Orbital Coupling for CO2- Assisted Photocatalytic CH4 Oxidation”的研究成果。该研究创新性地通过封端原子工程，选择性暴露Bi2MoO6材料封端原子，调控表面原子的电子状态，从而更高效地实现载流子从体相向表面的传输。利用[Bi2O2]2+封端与CO2界面处p-p轨道耦合作用促进了CO2分子的高效活化，实现了CO2-CH4双温室气体协同催化转化为CO，为调节半导体材料表面电子结构和定制表面活性位点提供了新策略。该论文于2026年5月15日被《Advanced Functional Materials》接收，并于2026年6月9日正式发表。我校为唯一通讯单位，硕士研究生孙晨为第一作者，朱刚强教授，饶斐助理研究员为共同通讯作者。该成果获得国家自然科学基金和国家资助博士后研究人员计划等项目的支持和帮助。
纳米半导体光催化剂的结构调控和光生载流子动力学行为研究对实现高光催化活性至关重要。目前，通过“晶面工程”来调控催化剂的暴露晶面是提升性能的有效策略之一。然而，在同一晶面暴露条件下，最外层的原子种类也可能不同，而这种“终端原子”的差异对表面电子结构和反应活性有着决定性影响。在此工作中，朱刚强教授团队及合作者针对这一空白，通过选择性化学刻蚀，分别制备出以铋-氧层为终端和以钼-氧层为终端的两种催化剂，并利用球差透射电子显微镜证实终端原子层的成功制备。作者们还系统研究了不同终端原子层调控所引起的表面电子态和载流子行为的改变，并揭示了由不同终端原子形成的独特的轨道耦合机制。该成果为催化剂表面暴露端的设计及催化反应机制提供了理论基础。
不同终端原子层的Bi2MoO6表面电子态介导的能带结构与电荷分离
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.76113
