华南理工李映伟/房瑞琪AM: 3D有序大孔碳骨架负载CdS用于高效光催化CO2还原

太阳能驱动的光催化CO₂还原被认为是能同时缓解能源危机和CO₂污染的有前景的方法。然而，实现高效的光催化CO₂还原，尤其是在没有牺牲试剂或额外碱性添加剂的辅助下，仍然是一个有挑战性问题。

华南理工大学李映伟、房瑞琪等人报道了采用原位转化法制备了3D有序大孔N掺杂碳(NC)负载的CdS量子点光催化剂(3DOM CdSQD/NC)，用于光催化CO₂RR。此外，为了进一步提高光催化CO₂的还原效率，还引入了胺氧化反应来代替H₂O氧化过程。

除了通过光散射效应增强光收集外，新型3DOM NC矩阵还可以作为骨架最大限度地暴露 CdS量子点的活性位点，并作为有效的电子介体促进光子生成的电子转移。

此外，高度分散的CdS量子点能够显著促进CO₂和胺分子的吸附，并通过稳定*COOH中间体来降低CO₂的活化势垒，从而直接导致催化剂的高活性。

3DOM CdSQD/NC在光催化CO₂RR和胺氧化方面表现出优异的活性和选择性，在没有任何牺牲剂和碱性添加剂的情况下，CO的生成率高达5210 μmol g^-1 h^-1。

此外，3DOM CdSQD/NC在450 nm处获得了2.9%的表观量子效率，比块状CdS 高约20倍。更重要的是，3DOM CdSQD/NC在稀释的CO₂气氛中仍获得优异的光催化活性，CO析出率为1780 µmol g^-1 h^-1。

Ordered macroporous carbonous frameworks implanted with CdS quantum dots for efficient photocatalytic CO₂ reduction. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202102690

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华南理工李映伟/房瑞琪AM: 3D有序大孔碳骨架负载CdS用于高效光催化CO2还原

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