武汉理工大学余家国：具有近红外吸收的2D/3D分等级异质结光催化剂及其高效CO2捕获和催化

具有宽光谱太阳能利用的分等级异质结光催化剂，正成为一种新兴的先进光催化材料，被应用于太阳能驱动二氧化碳转化为高附加值的化学原料。

近日，武汉理工大学余家国教授和国家纳米科学中心刘刚教授等人在Science China Materials上发表研究论文，通过水热法使二维硫化铟锌纳米墙垂直生长于三维氮掺杂石墨烯泡沫上，形成分等级异质结光催化剂。

图1 2D/3D ZnIn₂S₄/NGF （ZnIn₂S₄/氮掺杂石墨烯光催化剂）的合成示意图。

该催化剂展现出优异的光热转换效率、选择性捕获CO₂和光催化还原CO₂的能力。在273 K和1个大气压条件下，负载1 wt% 氮掺杂石墨烯泡沫的复合催化剂表现出最优异的性能，其中对CO₂和N₂的吸附选择性为30.1，并且对CO₂的等量吸附热为48.2 kJ mol⁻¹。在无助催化剂和牺牲剂的条件下，负载1 wt% 氮掺杂石墨烯泡沫的复合催化剂，其光催化转化CO₂为CH₄、CO和CH₃OH的效率分别是纯的硫化铟锌的9.1、3.5和5.9倍。该增强效应得益于三维石墨烯泡沫高度开放的网状结构，良好的CO₂吸附能力和两种组份之间的强相互作用。此外，利用原位照射X射线光电子能谱仪和开尔文探针技术分析了电荷转移的方向。

本工作为设计高效太阳能转化分等级异质结光催化剂开辟了新的思路。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2019, doi: 10.1007/s40843-019-1234-x。 

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