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Catalysis B: MXene助力光催化CO2

文章来源:北科新材 浏览次数:264时间:2020-08-10 QQ学术交流群:1092348845

CO2排放量的显著增加和持续加速损耗的化石燃料,带来了严重的全球气候变暖和燃料短缺的问题。光催化被认为是有望解决这一问题的有效方法。光催化剂中,二氧化钛(TiO2)凭借化学稳定、环境友好和资源丰富被给予厚望。然而,单组分光催化剂由于难以兼顾较强的氧化还原能力和较宽的光响应范围而受到限制。

成果简介

近日,武汉理工大学余家国教授、香港教育大学Wingkei Ho教授亞捷隆大學Wojciech Macyk教授在国际顶级期刊Applied Catalysis B: Environmental发表了题目为2D/2D/0D TiO2/C3N4/Ti3C2 MXene composite S-scheme photocatalyst with enhanced CO2 reduction activity的论文。通过在二维(2D)TiO2介孔纳米片上原位生长C3N4层制备核壳结构的2D/2D范德华异质结(二氧化钛/ C3N4),随后借助静电作用使零维(0D) Ti3C2 MXene量子点(TCQD)分布在C3N4表面。与TiO2C3N4TiO2/C3N4C3N4/Ti3C2相比,构建的2D/2D/0D TiO2/C3N4/Ti3C2复合异质结在COCH4的制备方面展示出更强的CO2还原活性。X射线光电子能谱和电子顺磁共振分析表明,CO2的还原主要为分段电荷转移机制。这项工作为异质结的数量和类型的调控提供了一个合理的结构设计,并进一步深入了解了多结光催化剂的机理。

1 TCQD修饰的TiO2/C3N4核壳纳米片的的制备示意图。

2 TCQD修饰的TiO2/C3N4核壳纳米片的形貌。

3 TCQD修饰的TiO2/C3N4核壳纳米片的晶型。

4 制备样品的光催化CO2还原性能。

5 瞬态光电流响应和EIS能谱。

6 MS图。

7 分段电荷转移机制。

结 论

简而言之,通过TCQD修饰的TiO2/C3N4核壳纳米片的界面自组装制备出独特的二维范德华异质结。CO2还原后得到的COCH4的产率分别是TiO2C3N43倍和8倍。结果表明,TiO2/C3N4界面的s型异质结和C3N4/TCQD界面上的肖特基异质结在催化过程中起主要作用。这项工作为异质结的数量和类型的调控提供了一种合理的结构设计策略。


原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320304215

信息来源:MXene学术

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