Oxygen-controlled photo-reforming of biopolyols to CO over Z-scheme CdS@g-C3N4

惰性气体 氧气 化学工程 催化作用 碳纤维 异质结 大气(单位) 一氧化碳 光催化 光化学 还原气氛 化学 吸附 材料科学 复合数 复合材料 光电子学 有机化学 工程类 物理 热力学
作者
Hongru Zhou,Min Wang,Feng Wang
出处
期刊:Chem [Elsevier]
卷期号:8 (2): 465-479 被引量:75
标识
DOI:10.1016/j.chempr.2021.10.021
摘要

Photocatalytic carbon monoxide (CO) production from biomass is a sustainable route for achieving the carbon-neutral goal, but the current catalytic activity is low. One of the reasons is that the reaction is thermodynamically unfavorable (ΔG >0) in inert atmosphere. The reaction can be transformed into thermodynamically favorable (ΔG <0) in an oxygen-rich atmosphere but it leads to the deep degradation to CO2. Targeting this problem, we herein report an oxygen-controlled photo-reforming process to convert biomass-derived polyols into CO at room temperature. A CdS@g-C3N4 composite shows 48% yield of CO from glycerol in an appropriate O2 atmosphere, which is 13-fold of that in inert atmosphere. The Z-scheme heterojunction and core-shell structure of CdS@g-C3N4 not only efficiently promote charge separation and the enrichment of photogenerated electrons on the g-C3N4 shell but also facilitate the adsorption and activation of dioxygen. This study provides a new oxidative photo-reforming strategy to produce CO from biomass under mild conditions.
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