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李英宣/王颖Nat. Commun.：近100%选择性！Au NPs上H2O光催化CO2还原

时间：2022-07-23 来源： 浏览：

李英宣/王颖Nat. Commun.：近100%选择性！Au NPs上H2O光催化CO2还原

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在金属光催化剂上，利用用水（H 2 O）实现CO 2 还原，并在分子水平上理解相应的机制还具有挑战性。基于此， 陕西科技大学李英宣教授和中科院长春应用化学研究所王颖副研究员（共同通讯作者）等人 报道了具有量子尺寸的金纳米颗粒（Au NPs）可通过主要源自带间跃迁的电子-空穴对在H 2 O辅助下将CO 2 光催化还原为CO。
在文中，作者通过一锅还原法合成了直径约为4 nm的量子尺寸Au NPs，并用作有效的光催化剂，通过带间跃迁在H 2 O辅助下将CO 2 还原为CO。需注意，在相同的实验条件下，在420 nm的低强度辐照下，Au NPs光催化剂的CO生成速率为4.73 mmol g -1 h -1 ，选择性约为100%，是H 2 还原CO 2 的速率的2.5倍。
密度泛函理论（DFT）计算和实验研究表明，活性增加是由H 2 O分解形成的表面Au-O物种引起的，这同步优化了CO 2 还原和H 2 O氧化反应中的速率决定步骤，降低了*CO解吸和*OOH的能垒形成，并促进CO和O 2 的产生。
此外，Au上的CO 2 还原和H 2 O氧化反应分别遵循CO 2 →*COOH→*CO→CO(g)和H 2 O→*OH→*O - →*O→*OOH→O 2 路线。该研究结果为设计活性金属光催化剂以利用H 2 O有效还原CO 2 提供了深入的机理理解。
Molecular-level insight into photocatalytic CO 2 reduction with H 2 O over Au nanoparticles by interband transitions. Nat. Commun., 2022 , DOI: 10.1038/s41467-022-31474-2.
https://doi.org/10.1038/s41467-022-31474-2.

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