Efficient Z-scheme photocatalysts of ultrathin g-C3N4-wrapped Au/TiO2-nanocrystals for enhanced visible-light-driven conversion of CO2 with H2O

光催化 锐钛矿 材料科学 异质结 选择性 光电效应 纳米晶 纳米颗粒 可见光谱 催化作用 吸附 化学工程 光化学 纳米技术 光电子学 化学 物理化学 生物化学 工程类
作者
Chujun Wang,Yilong Zhao,Hui Xu,Yifei Li,Yuechang Wei,Jian Liu,Zhen Zhao
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:263: 118314-118314 被引量:256
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2019.118314
摘要

Z-scheme-type photocatalysts with two photochemical systems of graphic-C3N4 (g-C3N4) and anatase TiO2 (A-TiO2) nanocrystals combined with Au nanoparticles (NPs) [(Au/A-TiO2)@g-C3N4] were successfully fabricated. The surface heterojunction between coexposed {001} and {101} facets in A-TiO2 nanocrystals improves separation efficiency of photoelectrons and holes. Supported Au NPs gather and transfer the stimulated electrons originated from A-TiO2 to g-C3N4. Wrapped g-C3N4 nanosheets can not only trap the photoelectrons, but also its surface π bond can improve adsorption capabilities for CO2. (Au/A-TiO2)@g-C3N4 catalysts with enriched surface photoelectrons and CO2 exhibit high photocatalytic activity for visible-light-driven conversion of CO2, i.e., the formation rates of CH4 and CO over (Au/A-TiO2)@C3N4-5 catalyst are 37.4 and 21.7 μmol g−1 h−1, respectively. The selectivity for CO2 reduction is higher than 99%, and the selectivity of CH4 product increases from 1.4% to 63.3%. The innovation of Z-scheme-type photocatalysts is expected to provide new inspiration for artificial simulation photosynthesis.
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