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FeCoS2-CoS2双层空心结构用于高效可见光还原CO2

因为世界性的资源枯竭和环境污染问题,越来越多的研究者们致力于寻找和开发可再生能源用于替代传统的化石燃料。其中,对如何充分利用太阳能的研究一直是一个热门话题。利用太阳光催化还原二氧化碳,生成低碳燃料(比如一氧化碳、甲醇、乙醇等等),可以将太阳能转化为化学能并储存起来加以应用,是实现能源可持续发展的有效途径之一。但是,受制于二氧化碳分子的高热力学稳定性以及光催化过程中光生载流子较低的利用效率,目前仍需设计出高效的光催化剂来提高光催化还原二氧化碳的效率。空心纳米结构,可以实现光在中空结构内的多次反射和散射,而这种“捕获”入射的太阳光并充分利用的特性,通过构筑双层的空心结构能够进一步加强。此外,双层空心结构可以增强二氧化碳的吸附,有效降低光生电子-空穴的复合,进而利用可见光实现高效的光催化还原二氧化碳。


近日,新加坡南洋理工大学楼雄文教授(点击查看介绍)课题组报道了以MOFs为模板,通过连续的离子交换反应合成了铁钴氢氧化物的双层空心结构,并进一步硫化构建了FeCoS2-CoS2双层空心纳米管。该空心结构催化剂内外层都是由多级纳米片构筑而成,暴露大量的催化反应活性位点,表现出优异的可见光还原CO2活性,CO的产率为28.1 μmol h-1(基于0.5 mg催化剂)。

图1. FeCoS2-CoS2双层空心结构的合成过程:I)离子交换反应;II)二次离子交换反应;Ⅲ)硫化反应。


图2. 扫描和透射电镜表征: (a)、(b,c) MIL-88A@Fe-Co hydroxide YSNTs的扫描电镜、透射电镜照片; (d-f)、(g-i) Fe-Co hydroxide DSNTs的扫描电镜、透射电镜照片。


图3. FeCoS2-CoS2双层空心结构的形貌和组成表征。


图4. FeCoS2-CoS2双层空心结构光催化还原CO2的性能。


相关研究近期发表在Angewandte Chemie International Edition 上,文章第一作者为新加坡南洋理工大学博士生王妍,通讯作者为楼雄文教授。


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Formation of Hierarchical FeCoS2-CoS2 Double‐Shelled Nanotubes with Enhanced Performance for Photocatalytic Reduction of CO2

Yan Wang, Sibo Wang, Song Lin Zhang, Xiong Wen (David) Lou*

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202004609


导师介绍

楼雄文

http://www.x-mol.com/university/faculty/35053

课题组主页

http://www.ntu.edu.sg/home/xwlou/


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