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Angew:氧缺陷增強(qiáng)Ni-Co氧化物的光催化CO2轉(zhuǎn)化
納米技術(shù) 納米 2024-01-29

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氣體反應(yīng)物具有非常弱的吸附,但是生成的中間體具有較強(qiáng)的吸附,這導(dǎo)致過渡金屬氧化物催化劑的光催化還原CO2而言是個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

有鑒于此,南洋理工大學(xué)徐梽川、四川大學(xué)王清遠(yuǎn)成都大學(xué) lin chen報(bào)道將Ni-Co氧化物納米線修飾在石墨烯氣凝膠基底上,發(fā)現(xiàn)氧空穴導(dǎo)致Ni-Co氧化物的晶型由尖晶石(spinel phase)轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>巖鹽相(rock-salt phase),因此優(yōu)化催化劑的電子結(jié)構(gòu),在光催化還原CO2的反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的催化活性和選擇性。

本文要點(diǎn):

(1)

觀測發(fā)現(xiàn)氧缺陷導(dǎo)致Ni-Co氧化物從尖晶石晶相轉(zhuǎn)變?yōu)閹r鹽晶相,這種晶體結(jié)構(gòu)的變化原因是其中較強(qiáng)的電場以及豐富的氧空穴。在對一系列催化劑研究光催化還原CO2,發(fā)現(xiàn)晶相轉(zhuǎn)變的催化劑表現(xiàn)優(yōu)異的催化活性和選擇性,生成CO的產(chǎn)率達(dá)到12.5 mmol g-1 h-1,CO選擇性高達(dá)96.5 %。

(2)

這種顯著改善的光催化活性是因?yàn)榇呋瘎┑膬煞N晶相之間產(chǎn)生較強(qiáng)的界面耦合效應(yīng),通過這種界面耦合在界面形成具有方向的電荷轉(zhuǎn)移,因此優(yōu)化催化劑的電子結(jié)構(gòu)。晶相的改變導(dǎo)致八面體位點(diǎn)形成更多的Co2+,增強(qiáng)Co-O共價(jià)鍵。這種協(xié)同作用能夠平衡CO2的表面活化和反應(yīng)中間體物種的脫附,因此降低反應(yīng)決速步驟的能壘。

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參考文獻(xiàn)

Sudong Yang, Xu Guo, Xiaoning Li, Tianze Wu, Longhua Zou, Zhiying He, Qing Xu, Junjie Zheng, Lin Chen, Qingyuan Wang, Zhichuan Xu, Enhancing Photocatalytic CO2 Conversion through Oxygen-Vacancy-Mediated Topological Phase Transition, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202317957

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202317957

 


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