四单位联合Nano Energy：光催化耦合旋转磁场，增强CF@ZnO/NiO/Au催化CO2还原

太阳能驱动的光催化CO₂还原反应(CO₂RR)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CO₂RR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CO₂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CO₂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CO₂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CH₄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 CO₂ Reduction by Induced Electromotive Force in Rotating Magnetic Field. Nano Energy, 2023. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.10857

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