宁夏大学詹海鹃课题组报道了利用环保简单的水热合成法制备出了过渡金属(Fe、Co、Ni、Cu)掺杂的富钛钛酸锶(M-SrTiO₃@TiO₂)催化剂材料，有效的将SrTiO₃@TiO₂材料紫外光响应范围拓宽至可见光，并且能够在常温常压下通过氙灯模拟太阳光促进CO₂加水还原制备CO和CH₄气体产物。

典型的钙钛矿金属氧化物为立方晶体结构，A位的金属阳离子半径较大占据立方体的顶点位置，B位的金属阳离子半径较小位于立方体的中心位置，并由氧原子构成八面体配位环绕。钙钛矿氧化物的优势之一是其组成和结构的灵活性，易于性能优化和带隙调控，是光催化领域非常有潜力的催化剂材料。

相比于被广泛研究的钛酸锶(SrTiO₃)材料，富钛钛酸锶(SrTiO₃@TiO₂)材料表现出更窄的带隙宽度值以及更大的比表面积，其中TiO₂为表面光电子提供了更多的传输位点。通过四组掺杂样品的研究，Fe掺杂不利于富钛钛酸锶催化性能的提升，主要表现在Fe²⁺/Fe³⁺可以同时捕获光激发电子和空穴。Ni掺杂的样品表现出最高的催化性能改进提升，其甲烷平均产率可达73.85μmol·g^-1·h^-1。

本研究富钛钛酸锶材料光催化性能提升主要归因于以下几个方面：1. 元素掺杂引起催化剂可见光响应增强；2. 掺杂在富钛钛酸锶材料中引入中间能级促进光电子空穴分离；3. Ni、Co、Cu的引入由于电荷补偿效应诱导SrTiO₃中Ti⁴⁺转变为Ti³⁺(有效的光电子捕获位点)，从而抑制光电子-空穴二次复合。

综上，Fe、Co、Ni、Cu对于富钛钛酸锶体系的掺杂有效的提升了可见光响应响度，而Fe掺杂对材料光催化性能造成了负面的影响，Co、Cu的掺杂改善了富钛钛酸锶的光催化性能但效果并不明显，只有Ni实现了实际意义上的光催化CO₂还原性能的提升。本研究表明Ni-STO@T纳米颗粒具有优异的光催化CO₂还原活性，可以作为光催化CO₂还原改性的候选材料。研究也证实了Ti³⁺在光电子空穴分离中起到重要的作用，分析了元素掺杂与催化剂性能提升之间的构效关系，为钙钛矿材料改性光催化CO₂还原性能提升方面给予了一定的指导价值。

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