首页 > 行业资讯 > 徐艺军/唐紫蓉ACS Catalysis：Co修饰ZnIn2S4单分子层，构建CoZn双中心促进光催化CO2固定

徐艺军/唐紫蓉ACS Catalysis：Co修饰ZnIn2S4单分子层，构建CoZn双中心促进光催化CO2固定

时间：2023-06-18 来源： 浏览：

徐艺军/唐紫蓉ACS Catalysis：Co修饰ZnIn2S4单分子层，构建CoZn双中心促进光催化CO2固定

慕瑾 催化开天地
催化开天地

catalysisworld

催化开天地（Catalysis Opens New World），分享催化基本知识，关注催化前沿研究动态，我们只专注于催化！

收录于合集

【做计算 找华算】 理论计算助攻顶刊，10000+成功案例，全职海归技术团队、正版商业软件版权！
经费预存选华算，高至15%预存增值！
除了CO 2 还原反应之外，CO 2 固定被认为是另一种将废弃物转化为高附加值化合物的可行策略。因此，构建具有丰富反应位点的高活性光催化剂，光催化CO 2 与其他有机化合物发生反应以固定CO 2 ，不仅能够实现CO 2 的增值，还实现了大气中CO 2 浓度降低和碳中和。
近日， 福州大学徐艺军 和 唐紫蓉 等报道了钴(Co)单原子(SA)修饰的二维(2D)单层ZnIn 2 S 4 (ZIS)纳米片状复合材料(Co- S ZIS)，它具有钴和锌的双活性中心，用于在可见光下光催化CO 2 与环氧化物发生加成反应。
在化学剥离过程中形成了丰富的硫空位(V S )结构，伴随着大量Zn中心的暴露，这些Zn中心作为路易斯酸中心对环氧化物反应物的吸附和极化起作用；用Co SAs修饰超薄薄膜不仅能显著促进电荷载流子的分离，而且为CO 2 分子的高效吸附和活化提供了丰富的活性位点。
此外，通过同时使用光生电子进行CO 2 活化和光生空穴进行环氧化物开环，协同耦合光氧化还原催化促进了总体光氧化还原反应活性。实验结果表明，Co- S ZIS在可见光驱动的CO 2 -环氧化物环加成反应中的性能得到了明显的改善。
在上述讨论的基础上，提出了Co- S ZIS光催化CO 2 与PO环加成的合理机理：在可见光照射下，Co- S ZIS的VB中的高能电子向CB迁移。通过Co SAs和超薄单层结构建立了一个光通道，实现了光生电子的快速传输；Co SA能够很容易地接收和锁定来自Zn面的光生电子，这抑制了从Zn面到In面的电荷的垂直转移，进一步有效地抑制了光生电荷载流子的随机重组。同时，催化剂表面大量的Co-SA中心有效地吸附了CO 2 分子，CO 2 分子通过收集Co上的高能电子，活化成反应性的CO 2 · − 中间体；另一方面，富含V S 结构的Zn中心作为路易斯酸为PO提供吸附中心。
具体而言，Co- S ZIS中的Zn与PO中的氧配位，导致PO中C−O键的伸长，进一步削弱了PO中的C−O键。然后，来自TBAB亲核试剂的Br − 攻击PO空间位阻较小的碳原子，从而打开PO的环。值得注意的是，光生空穴也可以看作是路易斯酸，能够帮助促进PO开环，进一步提高反应活性。通过两个半反应的协同作用，活性CO 2 · − 攻击开环的中间体，经过闭环步骤最终得到PC。综上，这项工作可以指导设计基于金属SA的具有开放的表面和多功能活性位点的二维单层无机半导体，用于有效光催化CO 2 转化为增值化学原料。
Isolated Single-Atom Cobalt in the ZnIn 2 S 4 Monolayer with Exposed Zn Sites for CO 2 Photofixation. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c00992
【做计算 找华算】 华算科技专注DFT代算服务、正版商业软件版权、全职海归计算团队，10000+成功案例！Nature Catalysis、JACS、Angew.、AM、AEM、AFM等狂发顶刊， 好评如潮！
计算内容涉及OER、HER、ORR、CO 2 RR、NRR自由能 台阶图 、火山理论、d带中心、 反应路径、掺杂、缺陷、表面能、吸附能 等 。
添加下方微信好友，立即咨询 ：

电话/微信：13622327160

  点击阅读原文，立即咨询计算！

版权：如无特殊注明，文章转载自网络，侵权请联系cnmhg168#163.com删除！文件均为网友上传，仅供研究和学习使用，务必24小时内删除。
相关推荐
热门信息