EES:红磷和Bi2MoO6协同利用水和阳光将CO2转化为乙醇

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由于C-C耦合的动力学缓慢和复杂的多电子转移过程,将CO2直接光催化转化为乙醇仍然面临着巨大的挑战。为了利用天然丰富的阳光和水将CO2绿色转化为C1+产品,需要通过选择元素或化合物形式的正确原子组合来智能设计高效催化剂。

基于此,印度贾瓦哈拉尔·尼赫鲁高级科学研究中心Sebastian C. Peter(通讯作者)等人报道了一种由地球含量丰富的红磷(red phosphorus, RP)组成的纳米块状复合光催化剂,并利用Bi2MoO6(BMO)纳米颗粒对其进行修饰,而通过简便的超声处理工艺即可合成该复合光催化剂。
RP是一种无毒的半导体元素,具有相对窄的带隙(约1.72 eV),具有捕光能力和适合CO2光还原的导带边缘。各种研究表明,Bi基三元金属氧化物(BixMyOz)具有引发C-C耦合的潜力。
Bi2MoO6是一种光催化剂,其产生非常少量的甲醇和乙醇。根据这些观察,作者推断这两种材料在异质结构复合材料中的界面应该是研究双金属位点在CO2光还原中调节C-C耦合能力的有希望的候选者。
实验测试发现,该复合光催化剂利用太阳光和水绿色催化CO2转化为乙醇的速率为51.8 µmol g-1 h-1。引入Bi2MoO6改变了RP将CO2转化为C1的能力。
原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)和动力学同位素效应(KIE)分析揭示了机制途径,这表明Bi-Mo双位点的存在对于C-C耦合形成乙醇起着至关重要的作用。同时,中间体的光谱证据和同位素标记实验表明,OCH3*是通过自偶联和质子转移形成乙醇的关键活性物种。
Green Transformation of CO2 to Ethanol using Water and Sunlight by Cooperative Endeavour of Naturally Abundant Red Phosphorus and Bi2MoO6Energy Environ. Sci., 2022, DOI: 10.1039/D1EE02976B.
https://doi.org/10.1039/D1EE02976B.


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