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余家國/張留洋Small: 原位輻射XPS對S型TiO2@ZnIn2S4光催化劑高效光催化CO2還原機制研究

在溫和條件下將CO₂光催化還原(PCR)還原為化學(xué)燃料被認為有望緩解能源危機和溫室效應(yīng)。所以高效分級光催化劑的合理設(shè)計受到了人們的廣泛關(guān)注。

武漢理工大學(xué)余家國、張留洋等報道了一種S型核殼TiO₂@ZnIn₂S₄異質(zhì)結(jié)光催化劑，其能夠高效光催化CO₂還原。

作者通過原位化學(xué)浴沉積反應(yīng)在TiO₂空心球的外表面上生長了ZnIn₂S₄納米片。這種合理的設(shè)計不僅能夠為PCR反應(yīng)提供大的比表面積和豐富的反應(yīng)位點，而且能夠有效抑制光生電子和空穴的復(fù)合。

同時，通過原位輻射X射線光電子能譜、功函數(shù)計算和電子順磁共振(EPR)測試驗證了S型光生電荷轉(zhuǎn)移機制。在光照下，內(nèi)電場(IEF)、界面能帶彎曲和庫侖相互作用的共同作用使得TiO₂CB中的光生電子很容易轉(zhuǎn)移到ZnIn₂S₄ VB并與ZnIn₂S₄上的光生空穴復(fù)合，能夠有效提高PCR性能。

TiO₂@ZnIn₂S₄(0.12 mmol g^-1)的CO₂吸附能力高于TiO₂(0.09 mmol g^-1)和ZnIn₂S₄(0.10 mmol g^-1)。TiO₂@ZnIn₂S₄的總CO₂光還原轉(zhuǎn)化率(CO、CH₃OH和CH₄的總產(chǎn)率)比原始的ZnIn₂S₄和TiO₂分別增加了2.75倍和4.43倍。

這項工作為解決氣-固PCR反應(yīng)體系中沒有助催化劑和犧牲劑的異質(zhì)結(jié)光催化劑的形成和光生電荷轉(zhuǎn)移機制提供了一種可行的方法。

In situ Irradiated XPS Investigation on S-Scheme TiO₂@ZnIn₂S₄ Photocatalyst for Efficient Photocatalytic CO₂ Reduction. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202103447

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/12/f5cd3dcc5e/

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