Photocatalytic Coreduction of N2 and CO2 with H2O to (NH2)2CO on 2D-CdS/3D-BiOBr

异质结 光催化 分子 尿素 量子产额 热液循环 可见光谱 化学 材料科学 光化学 纳米技术 化学工程 催化作用 有机化学 物理 光电子学 光学 荧光 工程类
作者
Yingshu Wang,Shuyue Wang,Jiasi Gan,Jinni Shen,Zizhong Zhang,Huidong Zheng,Xuxu Wang
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:11 (5): 1962-1973 被引量:32
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.2c06827
摘要

One-pot synthesis of urea [(NH2)2CO] from easily available small molecules, that is, N2, CO2, and H2O, is an extremely attractive but very challenging reaction. 2D-CdS@3D-BiOBr composites with S-scheme heterojunctions are constructed via a facile hydrothermal technique followed by a self-assembly method and shown to be an excellent photocatalyst enabling the reduction of N2 and CO2 with H2O to (NH2)2CO under visible light. The optimal 40%2D-CdS@3D-BiOBr sample shows up to 15 μmol·g–1·h–1 total yield of NH3 and (NH2)2CO, of which (NH2)2CO accounts for 54%. The apparent quantum efficiency (AQE) is 3.93% for urea production. On the photocatalyst, urea is speculated to form by two possible chemical routes. One is direct photocatalytic synthesis. Both N2 and CO2 molecules are activated by the Cd2+ ion of 2D-CdS and the oxygen defect of 3D-BiOBr at the edges of the heterojunction interface of 2D-CdS/3D-BiOBr, respectively. *HNCONH* is the key intermediate of the formation of (NH2)2CO molecules. The other is indirect synthesis by photocatalysis and then thermocatalysis. N2 is reduced into NH3 and CO2 is reduced into CO on 2D-CdS by the photogenerated electrons and protons, and then the formed NH3 reacts with the reactant CO2 or the product CO to form (NH2)2CO by thermocatalysis on 2D-CdS. The former is dominant for urea synthesis. The work confirms that urea could be synthesized photocatalytically from cheap N2, CO2, and H2O under visible light. A composite heterojunction semiconductor could be a prospective photocatalyst appropriate for the complex reaction.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
翎宝完成签到 ,获得积分10
1秒前
善良的焦完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6应助漂亮的黄豆采纳,获得10
1秒前
用心若镜2完成签到,获得积分10
2秒前
研友_LaV1xn发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
Orange应助菜菜果冻采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
英俊的铭应助懒癌晚期采纳,获得10
4秒前
Liangc333发布了新的文献求助10
5秒前
周运来完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
LDML完成签到,获得积分10
8秒前
大蛋儿发布了新的文献求助10
9秒前
小巧元槐关注了科研通微信公众号
9秒前
周周南完成签到 ,获得积分10
9秒前
吴254完成签到,获得积分10
11秒前
葛二蛋完成签到,获得积分0
11秒前
风中故事完成签到,获得积分10
12秒前
ppf完成签到,获得积分20
12秒前
13秒前
nekobeing发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
天天快乐应助黄臻采纳,获得10
14秒前
palette发布了新的文献求助10
14秒前
ljh1771完成签到,获得积分10
15秒前
甜蜜的阳光完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
风趣的亦巧完成签到,获得积分10
15秒前
充电宝应助等一个晴天采纳,获得10
15秒前
15秒前
16秒前
17秒前
hurb完成签到,获得积分10
17秒前
yy完成签到 ,获得积分0
17秒前
害怕的尔竹完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
OO的牛马发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
化妆品原料学 1000
1st Edition Sports Rehabilitation and Training Multidisciplinary Perspectives By Richard Moss, Adam Gledhill 600
小学科学课程与教学 500
Study and Interlaboratory Validation of Simultaneous LC-MS/MS Method for Food Allergens Using Model Processed Foods 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5643722
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4761848
关于积分的说明 15022054
捐赠科研通 4801980
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2567203
邀请新用户注册赠送积分活动 1524860
关于科研通互助平台的介绍 1484451