Efficient Hole Trapping in Carbon Dot/Oxygen‐Modified Carbon Nitride Heterojunction Photocatalysts for Enhanced Methanol Production from CO2 under Neutral Conditions

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作者
Yiou Wang,Robert Godin,James R. Durrant,Junwang Tang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:60 (38): 20811-20816 被引量:189
标识
DOI:10.1002/anie.202105570
摘要

Abstract Artificial photosynthesis of alcohols from CO 2 is still unsatisfactory owing to the rapid charge relaxation compared to the sluggish photoreactions and the oxidation of alcohol products. Here, we demonstrate that CO 2 is reduced to methanol with 100 % selectivity using water as the only electron donor on a carbon nitride‐like polymer (FAT) decorated with carbon dots. The quantum efficiency of 5.9 % ( λ =420 nm) is 300 % higher than the previously reported carbon nitride junction. Using transient absorption spectroscopy, we observed that holes in FAT could be extracted by the carbon dots with nearly 75 % efficiency before they become unreactive by trapping. Extraction of holes resulted in a greater density of photoelectrons, indicative of reduced recombination of shorter‐lived reactive electrons. This work offers a strategy to promote photocatalysis by increasing the amount of reactive photogenerated charges via structure engineering and extraction before energy losses by deep trapping.
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