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Synergistic effect of hierarchical structure and S-scheme heterojunction over O-doped g-C3N4/N-doped Nb2O5 for highly efficient photocatalytic CO2 reduction

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作者
Fahim A. Qaraah,Samah A. Mahyoub,Abdo Hezam,Amjad Qaraah,Xin Feng,Guangli Xiu
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:315: 121585-121585 被引量:104
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.121585
摘要

Reasonable construction and engineering of optimal hierarchical photocatalysts have garnered great attention in terms of promoting CO2 photoreduction into fuel production. Herein, we introduce a novel 3D O-doped g-C3N4/N-doped Nb2O5 (OCNNb) S-scheme heterojunction fabricated using control of each material's surface charge-induced heteroaggregation for photocatalytic CO2 reduction (PCR). The optimized sample converts CO2 with substantially greater rates (the sum production rate of CO and CH4) than the blank control, i.e., O-doped g-C3N4 (OCN) and N-doped Nb2O5 (NNBO). The enhanced photocatalytic efficiency can not only be ascribed to the prevention of photogenerated charge carrier recombination mediated by the S-scheme heterojunction but also to the high specific surface areas and abundance of active sites. In the meantime, work function measurement, in situ irradiated, X-ray photoelectron spectroscopy and electron paramagnetic resonance (EPR) studies confirm the S-scheme photogenerated charge transfer mechanism. This study offers a useful approach for fabricating extremely effective heterojunction photocatalysts to convert solar fuels.
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