光电化学还原CO2是一种很有前途的可再生燃料生产方法。基于此，大连理工大学李斐教授（通讯作者）等人报道了一种通过π-π堆积将钴（Co）分子催化剂锚定在涂有多层碳纳米管（CNTs）的TiO2保护的n+-p-Si电极（Si|TiO2）上制备混合光电阴极的新策略。作者在Si|TiO2上负载了CoII(BrqPy)（BrqPy=4, 4-二（4-溴苯基）-2, 2: 6, 2: 6, 2-四吡啶）催化剂和CNTs的复合物，不同于常用的共价键，高导电性多层碳纳米管（CNTs）作为覆盖层（Si|TiO2|CNT）滴铸在 Si|TiO2基底上，促进了催化剂的锚定和电子转移。同时，作者还研究了催化剂结构、催化剂负载方式以及TiO2和CNT层厚度等影响光驱动CO2转化为CO效率的关键因素。此外，在水性介质中，CoII(BrqPy)修饰的Si|TiO2|CNT电极在光电流和选择性方面实现了创纪录的高性能。实验测试发现，Si|TiO2|CNT@CoII(BrqPy)电极在3.08 nmol cm-2的催化剂负载和零过电位下，实现了以100%的法拉第效率（FE）和100%的选择性催化CO2转化为CO。在-0.11 V vs. RHE的电势下，实现了稳定的1-Sun 电流密度为-1.5 mA cm-2超过2 h，对应于转化频率（TOFCO）值为2.7 s-1、转化数（TONCO）为19400。此外，在10 h的长时间光电化学（photoelectrochemical, PEC）实验中实现了TON高达57000。该研究获得的性能在光电流密度、选择性和转化数方面优于先前研究的分子光电阴极，为利用太阳能解决选择性CO2还原挑战提供了一种通用且有效的策略。Aqueous CO2 Reduction on Si Photocathodes Functionalized by Cobalt Molecular Catalysts/Carbon Nanotubes. Angew. Chem. Int. Ed., 2022, DOI: 10.1002/anie.202201086.https://doi.org/10.1002/anie.202201086.
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