Ultrafast Photoassisted Capture of Uranium over Cu2O/CuO Heterojunction Enabled by Rapid Interfacial Electron Transfer

异质结 光催化 动力学 反应速率常数 空位缺陷 材料科学 电子转移 化学 光化学 催化作用 光电子学 结晶学 冶金 物理 生物化学 量子力学
作者
Huan‐Huan Liu,Hongliang Guo,Daming Huang,L. P. Zhou,Jia Lei,Yan Liu,Wenkun Zhu
出处
期刊:ACS materials letters [American Chemical Society]
卷期号:7 (1): 295-303
标识
DOI:10.1021/acsmaterialslett.4c02121
摘要

Photoassisted capture of uranium provides a promising strategy for the sustainable utilization of nuclear energy. Herein, we constructed Cu2O/CuO heterojunctions in situ by a wet-etching method, showing ultrafast reaction kinetics and photocatalytic activity for U(VI) reduction. In 8 ppm of uranium-containing wastewater, the Cu2O/CuO heterojunctions exhibited a remarkable uranium extraction efficiency of 94.6% within 10 min under irradiation, which exceeded most recently reported photocatalysts. The photocatalytic reaction rate constant of Cu2O/CuO heterojunctions was 5.8-time larger than that of pure Cu2O. A mechanism study indicated that the photogenerated electrons reduced CuO species in Cu2O/CuO heterojunctions and in situ created the oxygen vacancy during the photocatalysis process, which strengthened the binding of UO22+. The rapid electron transfer rate over the in situ heterojunction interfaces and the enhanced UO22+ binding strength by the in situ formed oxygen vacancy accounted for the ultrafast reaction kinetics.

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