Enhancing d/p‐2π* Orbitals Hybridization via Strain Engineering for Efficient Photoreduction CO2

原子轨道 X射线光电子能谱 吸附 光化学 傅里叶变换红外光谱 化学 原位 催化作用 光谱学 材料科学 化学物理 化学工程 电子 物理化学 有机化学 物理 工程类 量子力学
作者
Guosheng Zhou,Xinlin Liu,Yangrui Xu,Sheng Feng,Ziyang Lu,Zhao‐Qing Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202411794
摘要

The photoconversion of CO2 into valuable chemical products using solar energy is a promising strategy to address both energy and environmental challenges. However, the strongly adsorbed CO2 frequently impedes the seamless advancement of the subsequent reaction by significantly increasing the reaction activation energy. Here, we present a BiFeO3 material with lattice strain that collaboratively regulates the d/p‐2π* orbitals hybridization between metal sites and *CO2 as well as *COOH intermediates to achieve rapid conversion of solidly adsorbed CO2 to critical *COOH intermediates, accelerating the overall CO2 reduction kinetics. Quasi in‐situ X‐ray photoelectron spectroscopy and in‐situ Fourier Transform infrared spectroscopy combined with theoretical calculation reveals that the optimized Fe sites enhance the adsorption and activation effect of CO2, and continuous internal electrons are rapidly transferred to the reaction sites and injected into the surface *CO2 and *COOH under the condition of illumination, which promotes the rapid formation and stability of *COOH. Certainly, the performance of CO2 photoreduction to CO is improved by 12.81‐fold compared with the base material. This work offers a new perspective for the rapid photoreduction process of strongly adsorbed CO2.
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