物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (1): 1906014.doi: 10.3866/PKU.WHXB201906014
所属专题: 庆祝唐有祺院士百岁华诞专刊
收稿日期:
2019-06-04
录用日期:
2019-07-11
发布日期:
2019-07-19
通讯作者:
王心晨
E-mail:xcwang@fzu.edu.cn
基金资助:
Zhiming Pan,Minghui Liu,Pingping Niu,Fangsong Guo,Xianzhi Fu,Xinchen Wang*()
Received:
2019-06-04
Accepted:
2019-07-11
Published:
2019-07-19
Contact:
Xinchen Wang
E-mail:xcwang@fzu.edu.cn
Supported by:
摘要:
光催化还原二氧化碳是人工光合作用的重要组成部分,但由于还原二氧化碳的活化能过高导致其应用受到极大地限制。这里,我们报道Ni2P材料耦合光敏剂能够实现高效的光催化二氧化碳还原。此外,为了进一步的提高二氧化碳还原性能,一种合成超薄片层结构Ni2P纳米片的策略被采用,目的提高其对二氧化碳吸附能力和降低二氧化碳还原的活化能。一系列物理化学表征被实施,比如X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)和原子力显微镜(AFM)等。这些实验结果证实了厚度为1.5 nm的超薄Ni2P纳米片被成功地制备。荧光实验结果揭示了Ni2P纳米片能够更高效地促进光生载流子的分离。此外,电化学实验证明了Ni2P纳米片具有较高的活性比表面积和电荷导电性,因此可以为二氧化碳转化提供更多的活性中心,从而加快其界面反应动力学。光催化二氧化碳还原实验结果展现了Ni2P纳米片光催化一氧化碳的生成速率为64.8 μmol·h-1,且其活性是Ni2P颗粒光催化二氧化碳还原活性的四倍,同时它展现出较高化学稳定性。这项工作为超薄Ni2P纳米片在光催化二氧化碳中的应用提供了新的思路。
MSC2000:
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Fig 1
(a) XRD patterns for Ni2P nanosheets and Ni(OH)2 nanoparticles. XPS spectra of Ni2P nanosheets in the (b) Ni 2p and (c) P 2p regions. (d) TEM image of Ni2P nanosheets. (e) HRTEM image of Ni2P nanosheet and photograph of the corresponding colloidal dispersion displaying the Tyndall effect (inset). (f) AFM image of Ni2P nanosheets."
Fig 2
(a) Production of H2 and CO using different samples and results of the GC-MS analysis of the generation of CO using 13 CO2 as the gas source (inset). (b) Generation of H2 and CO from the photocatalytic CO2 reduction system under various reaction conditions. (c) Evolution of H2 and CO from the photocatalytic CO2 reduction system in various solvents (THF, tetrahydrofuran; DMF, N, N-dimethylformamide; DCM, dichloromethane). (d) Wavelength dependence of the formation of H2 and CO, and the light adsorption spectrum to the [Ru(bpy)3]Cl2 photosensitizer. The wavelength of the incident light is regulated by applying relative long-pass cut-off filters."
Fig 6
(a) LSV curves of Ni2P particles and Ni2P nanosheets in Ar-saturated and CO2-saturated 0.1 mol·L-1 KHCO3 solutions. Scan rate of 20 mV·s-1. (b) Charging current density differences plotted against scan rates. (c) Nyquist plots of the Ni2P particles and Ni2P nanosheets recorded at -0.8 V vs an Ag/AgCl electode. (d) Room-temperature PL of the photocatalytic CO2 reduction systems with and without Ni2P (Ni2P particles or Ni2P nanosheets) as a catalyst under 500 nm light irradiation."
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