Rational design of spatial charge separation and targeted active site Cu for highly selective photocatalytic CO2 reduction to CH4

还原(数学) 光催化 合理设计 分离(统计) 活动站点 电荷(物理) 化学工程 材料科学 化学 纳米技术 催化作用 工程类 计算机科学 有机化学 物理 机器学习 几何学 量子力学 数学
作者
Ziyi Li,Jia Xiong,Yufei Huang,Yangqiang Huang,Geoffrey I. N. Waterhouse,Ziyun Wang,Yu Mao,Zhiwu Liang,Xiao Luo
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:495: 153310-153310 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.cej.2024.153310
摘要

Photocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR) is usually constrained by sluggish kinetics and low product selectivity. Herein, a Cu-doping multi-tier hierarchical S-scheme heterostructure Cu-ZnIn2S4/ZIF-67 was fabricated, achieving highly efficient photocatalytic CO2RR under visible light without additional thermal input. At low pressure (absolute pressure 40 kPa), the optimized catalyst 2Cu-ZISF demonstrated a CH4 yield of 22.27 μmol g−1h−1 with a selectivity of 94.7 %. In situ XPS and EPR confirmed that the photogenerated charge transfer obeys an S-scheme mechanism, with Cu sites serving as electron-rich centers, facilitating spatial charge separation. In situ DRIFT detected reaction intermediates of photocatalytic CO2RR mechanism, and Gibbs free energy calculations via Density Functional Theory revealed that Cu incorporation significantly stabilizes surface CO* species, thus reducing CO(g) production and facilitating hydrogenation, thereby acting as targeted active sites for CH4 production. This work overcomes the limitations of slow reaction kinetics and offers an in-depth understanding of how to design effective S-scheme heterojunction photocatalysts and their charge transfer mechanisms.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
怀南完成签到 ,获得积分10
刚刚
2041完成签到,获得积分10
1秒前
惜晨161完成签到 ,获得积分10
3秒前
赘婿应助Bliteper采纳,获得10
3秒前
小池由希完成签到 ,获得积分10
5秒前
leeyolo完成签到,获得积分10
5秒前
Alan完成签到,获得积分10
6秒前
guoxingliu完成签到,获得积分10
7秒前
hui完成签到,获得积分10
7秒前
Lucas应助ali777采纳,获得10
7秒前
star完成签到,获得积分10
8秒前
你好完成签到,获得积分10
8秒前
cry完成签到 ,获得积分10
9秒前
Jieh完成签到,获得积分10
11秒前
伍志伟完成签到,获得积分10
14秒前
Lucas完成签到,获得积分10
14秒前
嘟嘟豆806完成签到 ,获得积分10
15秒前
笑对人生完成签到 ,获得积分10
17秒前
LISSU完成签到 ,获得积分10
17秒前
断秋1完成签到 ,获得积分10
20秒前
韭菜完成签到,获得积分10
21秒前
dz完成签到,获得积分10
21秒前
GY完成签到 ,获得积分10
22秒前
蔓蔓要努力完成签到,获得积分10
23秒前
陶醉天问完成签到 ,获得积分10
23秒前
机智的青柏完成签到 ,获得积分10
23秒前
菠萝谷波完成签到 ,获得积分10
24秒前
Panini完成签到 ,获得积分10
24秒前
cdd完成签到,获得积分10
25秒前
Mr_龙在天涯完成签到,获得积分10
29秒前
31秒前
韭黄完成签到,获得积分10
31秒前
MARIO完成签到 ,获得积分10
34秒前
钱学森完成签到,获得积分10
34秒前
dajiejie完成签到 ,获得积分10
35秒前
tjyiia完成签到,获得积分10
35秒前
Skye完成签到 ,获得积分10
35秒前
letitia发布了新的文献求助10
36秒前
jzmulyl完成签到,获得积分10
36秒前
超级翰完成签到 ,获得积分10
37秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Metallurgy at high pressures and high temperatures 2000
An Introduction to Medicinal Chemistry 第六版习题答案 600
应急管理理论与实践 530
Cleopatra : A Reference Guide to Her Life and Works 500
Fundamentals of Strain Psychology 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6339929
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8155055
关于积分的说明 17136002
捐赠科研通 5395691
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2858829
邀请新用户注册赠送积分活动 1836580
关于科研通互助平台的介绍 1686875