Solar-to-hydrogen peroxide conversion of photocatalytic carbon dots with anthraquinone: Unveiling the dual role of surface functionalities

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作者
Minsu Gu,Do-Yeon Lee,Jinhong Mun,Dong-Seok Kim,Haein Cho,Bupmo Kim,Wooyul Kim,Geunsik Lee,Byeong‐Su Kim,Hyoung‐il Kim
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier]
卷期号:312: 121379-121379 被引量:43
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.121379
摘要

Solar-driven photocatalytic production of hydrogen peroxide (H2O2) requires only sunlight, oxygen, and water, making it a green and sustainable alternative to conventional H2O2 production processes. We present photocatalytic carbon dots (CDs) as a new candidate for high-performance H2O2 production. Owing to the generation of an excellent charge carrier and the presence of various oxygen-containing functional groups, CDs showed an outstanding H2O2 production capability of 609.4 μmol g−1 h−1 even in the absence of an electron donor, demonstrating promising self-electron-donating capabilities. Hydroxyl groups on their surface, in particular, serve a dual role as photocatalytic active sites and as electron and proton donors toward the oxygen reduction reaction (ORR). The photocatalytic activity of CDs was significantly improved to 1187.8 μmol g−1 by functionalizing their surfaces with anthraquinone (AQ) as a co-catalyst; it promoted the charge carrier separation and electrochemically favored the two-electron pathway of ORR. These carbon-based metal-free nanohybrids that are a unique combination of CDs and AQ could offer insights into designing efficient photocatalysts for future solar-to-H2O2 conversion systems.
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