Fe-TiO2-x/TiO2 S-scheme homojunction for efficient photocatalytic CO2 reduction

同质结 纳米棒 光催化 吸附 材料科学 化学工程 氧化还原 光电子学 化学 纳米技术 催化作用 物理化学 工程类 兴奋剂 有机化学 冶金
作者
Ya‐Nan Jing,Xing-Liang Yin,Lei-Lei Li,Yanlan Wang,Xue Jia,Ze‐Feng Xu,Da-Qiang Liu,Chuan-Wu Chen,Xiaojie Liu,Erkang Liu
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:668: 161-170 被引量:17
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2024.04.158
摘要

CO2-to-high value-added chemicals via a photocatalytic route is of interest but strangled by the low efficiency. Herein, a novel Fe-TiO2-x/TiO2 S-scheme homojunction was designed and constructed by using a facile surface modification approach whereby oxygen vacancy (OV) and Fe introducing on the TiO2 nanorod surface. The as-synthesized Fe-TiO2-x/TiO2 S-scheme homojunction exhibits positive properties on promoting photocatalytic CO2 reduction: i) the nanorod structure provides numerous active sites and a radical charge transfer path; ii) the doped Fe and OV not only synergistically enhance light utilization but also promote CO2 adsorption; iii) the Fe-TiO2-x/TiO2 S-scheme homojunction benefits photoexcited charge separation and retains stronger redox capacity. Thanks to those good characters, the Fe-TiO2-x/TiO2 homojunction exhibits superior CO2 reduction performances with optimized CO/CH4 generation rates of 122/22 μmol g-1h−1 which exceed those of pure TiO2 by more than 9.4/7.3 folds and most currently reported catalytic systems. This manuscript develops a facile and universal approach to synthesize well-defined homojunction and may inspire the construction of other more high-efficiency photocatalysts toward CO2 reduction and beyond.
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