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華南理工李映偉/房瑞琪AM: 3D有序大孔碳骨架負(fù)載CdS用于高效光催化CO2還原

太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的光催化CO₂還原被認(rèn)為是能同時(shí)緩解能源危機(jī)和CO₂污染的有前景的方法。然而，實(shí)現(xiàn)高效的光催化CO₂還原，尤其是在沒有犧牲試劑或額外堿性添加劑的輔助下，仍然是一個(gè)有挑戰(zhàn)性問(wèn)題。

華南理工大學(xué)李映偉、房瑞琪等人報(bào)道了采用原位轉(zhuǎn)化法制備了3D有序大孔N摻雜碳(NC)負(fù)載的CdS量子點(diǎn)光催化劑(3DOM CdSQD/NC)，用于光催化CO₂RR。此外，為了進(jìn)一步提高光催化CO₂的還原效率，還引入了胺氧化反應(yīng)來(lái)代替H₂O氧化過(guò)程。

除了通過(guò)光散射效應(yīng)增強(qiáng)光收集外，新型3DOM NC矩陣還可以作為骨架最大限度地暴露 CdS量子點(diǎn)的活性位點(diǎn)，并作為有效的電子介體促進(jìn)光子生成的電子轉(zhuǎn)移。

此外，高度分散的CdS量子點(diǎn)能夠顯著促進(jìn)CO₂和胺分子的吸附，并通過(guò)穩(wěn)定*COOH中間體來(lái)降低CO₂的活化勢(shì)壘，從而直接導(dǎo)致催化劑的高活性。

3DOM CdSQD/NC在光催化CO₂RR和胺氧化方面表現(xiàn)出優(yōu)異的活性和選擇性，在沒有任何犧牲劑和堿性添加劑的情況下，CO的生成率高達(dá)5210 μmol g^-1 h^-1。

此外，3DOM CdSQD/NC在450 nm處獲得了2.9%的表觀量子效率，比塊狀CdS 高約20倍。更重要的是，3DOM CdSQD/NC在稀釋的CO₂氣氛中仍獲得優(yōu)異的光催化活性，CO析出率為1780 μmol g^-1 h^-1。

Ordered macroporous carbonous frameworks implanted with CdS quantum dots for efficient photocatalytic CO₂ reduction. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202102690

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/08b12590b8/

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