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Nano Energy：光催化耦合旋转磁场，增强CF@ZnO/NiO/Au催化CO2还原

时间：2023-06-18 来源： 浏览：

Nano Energy：光催化耦合旋转磁场，增强CF@ZnO/NiO/Au催化CO2还原

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太阳能驱动的光催化CO 2 还原反应(CO 2 RR)是生产高附加值产物和缓解能源危机的有效方法。对于传统光催化剂，仍存在光生电子和空穴严重复合的问题，这限制了光催化CO 2 RR的实际应用和进一步发展。因此，开发有效的策略来抑制光催化剂的电荷复合具有重要意义。
基于此， 东南大学李乃旭 、 东北林业大学陈文帅 、 西安交通大学刘茂昌 和 中科院北京纳米能源与系统研究所杨亚 等开发了一个光-旋转磁场(RMF)耦合反应器，有效增强了CF负载的ZnO/NiO/Au光催化剂(CF@ZnO/NiO/Au)的CO 2 光催化还原活性。
该策略设想将风能转化为旋转磁场所需的机械能，并通过泡沫铜切割磁感线在导电基板上进一步诱导电场。当引入RMF时，感应电场可以降低光生载流子之间复合的概率，提高光生载流子迁移率，提高载流子密度，并进一步促进反应动力学；并且转速越快，诱导电场越强，对CO 2 还原动力学的影响就越明显。同时，结合NiO和Au纳米粒子的协同效应，可以大大提高光能利用率和CO 2 的光催化效率。
实验结果表明，在整体式光催化剂上集成RMF产生的感应电场的基础上，CF@ZnO/NiO/Au光催化剂的光生电子利用率提高了5.24倍，并且CO和CH 4 的产率分别提高了5.50倍(从7.35 μmol g −1 提高到40.44 μmol g −1 )和5.18倍(从8.56 μmol g −1 提高到44.36 μmol g −1 )。
总的来说，该项工作不仅为构建反应动力学更强、实用性能更高的整体式光催化剂提供了新思路，也显示出场耦合光催化技术的巨大应用前景。
Boosted Photocatalytic CO 2 Reduction by Induced Electromotive Force in Rotating Magnetic Field. Nano Energy, 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.10857
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