Regulating photocatalytic CO2 reduction selectivity via steering cascade multi-step charge transfer pathways in 1 T/2H-WS2/TiO2 heterojuncitons

级联 光催化 选择性 三元运算 异质结 电子转移 材料科学 催化作用 动力学 相(物质) 化学工程 化学 光化学 物理 光电子学 有机化学 计算机科学 量子力学 工程类 程序设计语言
作者
Yimeng Zhou,Qianjin Ye,Xiangli Shi,Qiong Zhang,Zhongkai Xie,Di Li,Deli Jiang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier]
卷期号:447: 137485-137485 被引量:29
标识
DOI:10.1016/j.cej.2022.137485
摘要

Due to the high stability of CO2 and slow multi-electron transfer kinetics, photocatalytic reduction of CO2 into multi-electron product CH4 with high selectivity is still a big challenge. Herein, multiphasic WS2 nanosheets composed of metallic 1 T phase and semiconducting 2H phase were integrated with TiO2 nanoparticles to construct a novel ternary heterojunction photocatalyst (1 T/2H-WS2/TiO2) for selective photocatalytic CO2 reduction into CH4. In this heterojunction photocatalyst, an efficient cascade charge transfer channel from TiO2 to 2H-WS2 and subsequently transferred to 1 T-WS2 is formed, which accelerates the charge separation and enables enough electrons enriched on the surface of 1 T-WS2 acting simultaneously as the co-catalyst, resulting in the high selectivity of CH4. The optimized 1 T/2H-WS2/TiO2 photocatalyst showed a higher CH4 yield of 36.44 μmol·g−1·h−1 with a selectivity reaching 94.2%, which was much higher than those of TiO2 (41.9%), 1 T-WS2/TiO2 (80.6%) and 2H-WS2/TiO2 (13.4%). This novel design provides a valuable research reference for regulating the photocatalytic CO2 reduction selectivity via steering the cascade multi-step charge transfer pathways through phase engineering.
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