Studies of Z-scheme WO3-TiO2/Cu2ZnSnS4 ternary nanocomposite with enhanced CO2 photoreduction under visible light irradiation

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作者
Adil Raza,Honglie Shen,Azhar Ali Haidry,Luanhong Sun,Rui Liu,Shusong Cui
出处
期刊:Journal of CO2 utilization [Elsevier BV]
卷期号:37: 260-271 被引量:79
标识
DOI:10.1016/j.jcou.2019.12.020
摘要

To date, the rapid increase of the CO2 concentration in the Earth's atmosphere is one of the primary causes of global warming, which leads to other environmental issues; however, the photocatalytic CO2 reduction is a process that offers environmental protection and valuable solar fuels generation simultaneously. Yet, the high CO2 activation barrier and inefficient proton supply are the main challenges, which substantially hamper the photo-conversion efficiency over heterogeneous catalysts. Herein, a Z-scheme mesoporous WO3-TiO2/CZTS ternary photocatalyst was synthesized through a two-stage strategy, and the photoreduction of CO2 with H2O vapor was carried out under the visible light irradiation. A synergistic effect among WO3, TiO2 and CZTS over CO2 reduction was observed by anchoring the CZTS over WO3-TiO2 nanocomposite. The ternary composite showed the enhanced CO/CH4 yield rates of 15.37/1.69 μmol h−1 g−1, which was significantly higher than that of pristine TiO2 (0.44/0 μmol h−1 g−1) and WO3-TiO2 composite (5.39/ 0.34 μmol h−1 g−1), attributing the high surface area with greater light absorption and suppressed the electron–hole recombination as a result of the intrinsic p–n heterojunction nature of the material. The apparent quantum efficiency was estimated to be 0.52 %. In addition, the possible reaction mechanism and pathways of photocatalytic CO2 reduction with H2O over heterogeneous catalysts were also presented.
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