武汉理工大学:具有光驱动激发Bi（3-x）+位点的多级空心TiO2@Bi2WO6，可实现高效光热催化CO2还原
论论资讯 ｜ 2024-04-29 ｜
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Inorganic Chemistry
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Hierarchical Hollow TiO<sub>2</sub>@Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub> with Light-Driven Excited Bi<sup>(3-x)+</sup> Sites for Efficient Photothermal Catalytic CO<sub>2</sub> Reduction
Liu W.-R.; Yu S.; Liu Z.; Jiang P.; Wang K.; Du H.-Y.; Hu Z.-Y.; Sun M.-H.; Wang Y.-L.; Li Y.; Chen L.-H.; Su B.-L.
Published：2024-04-15
DOI：10.1021/acs.inorgchem.3c04627
研究背景
随着社会的发展，减少二氧化碳排放已成为全球关注的话题。然而，目前存在的光热催化剂活性较低，主要是由于它们光吸收能力差和光生电子和空穴的快速复合。如何提高光热催化剂的效率成为当前研究领域的挑战。
研究内容
最近《无机化学》期刊发表了一篇题为“具有光驱动激发Bi<sup>(3-x)+</sup>位点的分级空心TiO<sub>2</sub>@Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub>用于高效光热催化CO<sub>2</sub>还原”的论文。研究采用了一种原位生长方法制备了TiO<sub>2</sub>@Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub>异质结光催化剂，具有分级空心结构。这种光催化剂通过分级空心结构促进了可见光吸收和光热效应，同时由于异质结界面的构建和激发Bi<sup>(3-x)+</sup>位点的存在，显著减轻了光生电子和空穴的再组合现象。这种催化剂表现出优异的光热性能，CO产量为43.7 μmol h<sup>-1</sup> g<sup>-1</sup>，比纯Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub>和物理混合TiO<sub>2</sub>/Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub>的CO产量分别高出15倍和4.7倍。研究显示，TiO<sub>2</sub>@Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub>催化剂将CO<sub>2</sub>转化为CO的途径包括两个重要中间体，分别是COO<sup>-</sup>和COOH<sup>-</sup>。这项工作为设计和合成高效光热催化剂提供了激发态的新思路，有助于二氧化碳转化的研究。
研究意义
这项研究的创新之处在于成功设计了一种具有分级空心结构的TiO<sub>2</sub>@Bi<sub>2</sub>WO<sub>6</sub>光催化剂，有效提高了CO<sub>2</sub>还原的效率。通过优化结构和激发态设计，催化剂表现出卓越的光热性能，为实现CO<sub>2</sub>转化提供了新的方向。这一研究成果对于环境保护和可持续发展具有重要意义，有望为未来光热催化领域的进一步研究提供有益启示。
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