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郑耿锋AEM:低过电位光电化学还原CO2制乙醇

时间:2022-05-16 来源: 浏览:

郑耿锋AEM:低过电位光电化学还原CO2制乙醇

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太阳能驱动的光电化学( PEC )二氧化碳( CO 2 )还原反应( CO 2 RR )是一种很有吸引力的方法,它综合了利用电场来改善电荷分离和应用光照射界面来增强活性的优点,可以将 CO 2 催化转化为增值化学品。
近日, 复旦大学郑耿锋教授 制备了一种具有电子隧道的 Si/ZnO/Cu 2 O p-n-p 异质结势阱,用于选择性光电化学 CO 2 RR 制备乙醇。

本文要点

要点 1.  这种异质结是通过在富含缺陷的 p Cu 2 O 纳米颗粒和纳米多孔 p Si 之间生长 n ZnO 纳米片形成的。由于这种势阱的存在,光生电子在低偏压下借助于 0.6 V 的内建电势被俘获并积累在 n-ZnO 内部,并逃逸到 Cu 2 O 缺陷带中。

 
要点2 在模拟太阳光下, Si/ZnO/Cu 2 O 光电阴极表现出 0.2 V 的启动电位( vs.RHE ),用于水中光电化学 CO 2 RR 。由于隧穿中受限的电子能量,产物选择性基本上从 CO 或甲酸盐变为乙醇,乙醇的法拉第效率在 0 V 时超过 60%
这项研究通过能带工程来调节电子能量,用于选择性光电化学 CO 2 RR
 
Miao Kan, et al, Defect-Assisted Electron Tunneling for Photoelectrochemical CO 2 Reduction to Ethanol at Low Overpotentials, Adv. Energy Mater. 2022
DOI: 10.1002/aenm.202201134
https://doi.org/10.1002/aenm.202201134
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