ChemSusChem：形貌对Cu/Cu2O催化剂光催化还原CO2性能的影响

厦门大学林敬东副教授及泰国曼谷朱拉隆功大学欧志强博士等合作在ChemSusChem期刊上报道了不同形貌的Cu/Cu₂O基催化剂光催化还原CO₂的效果，强调了调控催化剂的形貌对进一步改善其CO₂光催化还原性能的重要性。

众所周知，利用光催化将二氧化碳转化为燃料或化学品可以缓解全球变暖和能源危机有关的紧迫问题。研究人员对此已经开展了大量的研究，开发了许多催化剂用于光催化CO₂转化，然而大部分光催化体系的催化性能却不尽人意。其主要原因是部分催化剂的带隙较大、光生电荷复合快等缺点导致光催化剂可见光吸收差，光生电荷利用率低，从而大大降低了其光催化CO₂转化的活性。最近，Zheng等人报道了Cu/Cu₂O催化剂，当Cu与Cu₂O的比例合适时，可以有效地提高光生电荷分离效率，并表现出比Cu₂O更高的光催化CO₂转化活性[1]。虽然这种CuO/Cu₂O基催化剂的应用在光催化领域取得了显著的进展，但Cu/Cu₂O光催化剂的形貌结构对CO₂光催化还原的影响及机制尚不清楚。基于此，厦门大学的林敬东副教授及泰国曼谷朱拉隆功大学欧志强博士等合作通过一种简单的溶液化学方法分别合成了球形和八面体两种形貌的Cu/Cu₂O光催化剂并对其光催化CO₂转化活性进行测试。结果显示，在可见光照射下，球形Cu/Cu₂O光催化剂比八面体催化剂具有更高的CO₂转化活性。通过更细致的表征测试研究，作者认为这两种催化剂光催化性能的差异主要有以下两个可能的原因：(1)球形Cu/Cu₂O的混合晶面结构有利于光生电荷的分离；(2)八面体Cu/Cu₂O表面呈正电性的Cu₂O (111)晶面不利于CO₂的还原。该工作为进一步了解光催化CO₂还原中催化剂的形貌效应提供了帮助。

论文信息

[1] Y. Zheng, L. Zhang, J. Guan, S. Qian, Z. Zhang, C. K. Ngaw, S. Wan, S. Wang, J. Lin, Y. Wang, ACS Sustainable Chem. Eng. 2021, 9, 4, 1754–1761

Shape-dependent perform ance of Cu/Cu₂O for photocatalytic reduction of CO₂

Yuke Zheng, Zitao Duan, Ruoxuan Liang, Ruiqi Lv, Chong Wang, Zhaoxia Zhang, ShaolongWan, Shuai Wang, Haifeng Xiong, Chee Keong Ngaw,* Jingdong Lin*and Yong Wang

ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200216

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