国产精品爽爽久久久久久,男男互攻互受h啪肉np文,我尝了一口屎作文

研究成果

開發用于CO₂還原反應（CO₂RR）的高效且穩定的光催化劑仍然是一個巨大的挑戰。基于此，安徽師范大學毛俊杰教授和清華大學王定勝副教授（共同通訊作者）等人報道了一種具有N-Cu₁-S單原子電子橋（single-atom electron bridge, 記為Cu-SAEB）的Z-型光催化劑，實現了優異的CO₂RR性能。在不存在犧牲劑的情況下，Cu-SAEB上CO和O₂的產量分別高達236.0和120.1 μmol g-1 h-1，優于大多數先前報道的光催化劑，幾乎代表了將CO₂和H₂O轉化為CO和O₂化學計量的最佳光催化劑之一。

值得注意的是，由于N-Cu₁-S原子結構介導的Cu-SAEB的強化接觸界面，設計的Cu-SAEA在整個30次循環反應（總共300 h）中高度穩定。實驗和密度泛函理論（DFT）計算表明，SAEB極大地促進了Z-型界面電荷傳輸過程，從而極大提高了Cu-SAEB的光催化CO₂RR。該工作為開發高效且穩定的光催化劑提供了一個很有前景的平臺，該催化劑具有CO₂轉化的實際應用潛力。

研究背景

利用太陽能將CO₂和H₂O轉化為化學燃料和氧氣是一種解決能源危機和環境污染問題的有吸引力、可持續的技術。雖然有光催化劑被開發出來用于純水光催化還原CO₂，但是這些光催化劑的CO₂轉換效率和穩定性還沒有達到工業應用所需的閾值。根本原因是光生載流子遷移利用效率低下，制約了光催化劑的CO₂轉化能力。因此，探索先進的策略來實現光催化劑中載流子的有效分離和傳輸非常可取，但仍面臨著巨大的挑戰。

在眾多策略中，Z-型電荷轉移模式被證明是一種有效提高載流子分離效率的方法。其中，構建界面處電子橋（EB）是保證Z-型體系中具有較強氧化還原勢的光生載流子分離的關鍵因素。對于全固態和直接Z-型體系，金屬納米顆粒和內部電場可以作為EBs，在光照射下實現Z形電荷傳輸路徑。然而，這些電子離子在界面處接觸不穩定，界面電荷傳輸效率低下，因此迫切需要開發一種新的策略來構建具有快速電荷轉移速率和界面接觸穩定的電子束。

近年來，單原子位點催化劑因其具有較高的原子利用率和優異的催化性能，在催化領域顯示出巨大的潛力。在原子水平上構建的強金屬-載體相互作用，不僅提高了界面結構的穩定性，而且大量的活性位點和靈活的協調環境可以調節它們的界面電荷轉移行為。因此，設計單原子電子橋（SAEB）可以克服Z-型光催化劑中接觸不穩定和界面電荷傳輸效率低下的問題。但是，在Z-型系統中設計SAEB以高效、選擇性和穩定的純水還原CO₂的研究很少。

圖文導讀

首先，利用光還原法對MoS₂（MS）進行Cu修飾，得到Cu₁/MS（Cu含量約為1.2 wt%）。然后，將質量比為15 wt%的Cu₁/MS包覆在MIL表面，經水熱處理得到Cu-SAEB。Cu₁/MS納米片均勻地包覆在MIL表面，形成包封結構。AC HAADF-STEM和EDS結果證實，Cu在Cu-SAEB包封結構中的均勻色散。通過XPS測量發現，在568.4 eV和570.3 eV處伴隨出現的峰（Cu LMM）可分別歸因于Cu-SAEB中Cu-S鍵和Cu-N鍵的結合能。Cu-SAEB的近邊緣位置在CuS和CuPc之間，表明Cu-SAEB中Cu物種的平均化合價態介于兩者之間。

圖1. Cu-SAEB的物理表征

圖2. Cu-SAEB的結構表征

在模擬太陽照射下，且在純水中不用犧牲試劑或光敏劑下，Cu-SAEB光催化CO的析出速率約為236.0 μmol g^-1 h^-1，該值是CO₂光還原實驗中報道得最好的值之一，比Cu₁/MS+MIL提高約21.5倍。Cu-NPEB和MS/MIL的CO析出速率分別為29.8和19.1 μmol g^-1 h^-1，也遠低于Cu-SAEB。此外，由于沒有犧牲試劑，CO和O₂的析出速率的摩爾比接近于2，僅形成少量的CH₄（選擇性＜1%）。Cu-SAEB在350、420和520 nm處的表觀量子效率（AQE%）分別約為17.320、1.491和0.932%，遠高于參考文獻。Cu-SAEB在300 h的30次循環中，未觀察到明顯的失活。

圖3. Cu-SAEB的催化性能

通過密度泛函理論（DFT）計算，作者研究了Cu-SAEB的電子結構和電荷轉移機制。態密度（DOS）計算顯示，Cu₁/MS的帶隙比MS更窄。在Cu-SAEB形成后，Cu在CBM和VBM附近（價帶最大值）都出現了部分DOS。Cu-SAEB的電荷密度差，表明N-Cu₁-S的周圍同時存在電子耗盡區和聚集區，證明了N-Cu₁-S可作為SAEB實現Cu-SAEB的Z-型電荷轉移模式。模擬的“光生電子”弛豫后，它傾向于分布在Cu-SAEB中的Ti-O簇周圍。這些現象表明，Ti-O團簇在光照射下作為電子陷阱，可進一步作為還原CO₂的活性位點，因此Cu-SAEB具有優異的光催化活性。

圖4. Cu-SAEB的光譜表征

圖5. 理論計算

文獻信息

Engineering a Copper Single-Atom Electron Bridge to Achieve Efficient Photocatalytic CO₂ Conversion. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202218460.

https://doi.org/10.1002/anie.202218460.

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/10/12/f9df0d0e23/

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

毛俊杰&王定勝，最新Angew.！

末成年小嫩xb,嫰bbb槡bbbb槡bbbb,免费无人区码卡密,成全高清mv电影免费观看

毛俊杰&王定勝，最新Angew.！

相關推薦