通过光催化剂将CO2光催化还原成可重复使用的高价值化学品,对于缓解能源紧缺与环境污染具有重要意义。然而,大多数光催化剂材料中都面临着电荷载体快速重组和活性位点不足等阻碍,从而严重限制了光催化性能。近日,中科院城市环境研究所贾宏鹏等人设计了一种通过本体掺杂使Bi2S3与UiO-66交织的光催化剂新策略,以增强Bi2S3 / UiO-66中的电荷转移,并且还采用了光热催化还原CO2的方法来代替传统的光还原。该策略大大提高电子-空穴的分离效率。经过紫外-可见-红外光照射,优化后的催化剂具有优异的一氧化碳生成速率(rCO = 25.60μmolg-1 h-1)和良好的耐久性(至少五个循环),另外,该过程无需使用任何牺牲剂。
文章要点:
1)通过常规表征表明,在掺杂低含量的Bi2S3之后,UiO-66的主要结构没有得到破坏。而且,Bi2S3的掺杂促进了x%Bi2S3/UiO-66 的尺寸趋于小尺寸颗粒,这有利于电荷转移,并进一步提高了光催化性能。同时,Bi2S3均匀地分散在UiO-66中。这种本体掺杂最大程度地增强了相互作用,并促进了电荷转移。
2)1.9%Bi2S3/UiO-66表现出最佳的光催化性能(rCO = 25.60 μmolg-1 h-1)和出色的耐用性(CO制备在至少5个周期内保持稳定)。
3)这种催化效率不仅归因于基于强大的CO 2吸附能力以及高效的光热转化和热辅助电荷转移效果。快速电荷转移大大改善了电子-空穴对的分离,因此Bi2S3/UiO-66具有优异的光催化效率。高效的x%Bi 2 S 3 / UiO-66光催化剂通过利用传统的光催化和光热辅助作用,提高了CO2的光热催化还原效率。
Xi Chen, et al, Modulating charge separation via in situ hydrothermal assembly of low content Bi2S3 into UiO-66 for efficient photothermocatalytic CO2 reduction, Applied Catalysis B: Environmental,
2020,
DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.118915.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337320303301

