物理化学学报 >> 2021, Vol. 37 >> Issue (5): 2008043.doi: 10.3866/PKU.WHXB202008043
所属专题: CO2还原
收稿日期:
2020-08-16
录用日期:
2020-09-07
发布日期:
2020-09-10
通讯作者:
王锋
E-mail:wangfengchem@hust.edu.cn
作者简介:
王锋,理学博士,华中科技大学化学与化工学院副教授、博士生导师。2005年毕业于华中科技大学化学系应用化学专业,获理学学士学位。2008.09-2013.06年于中国科学院理化技术研究所攻读有机化学专业博士学位,获理学博士学位。2013.10-2016.10年在香港大学化学系从事博士后研究。2016年10月入职华中科技大学。长期致力于太阳能光化学转换和超分子光化学研究,目前主要研究方向是人工光合作用中的光催化制氢和二氧化碳还原。目前担任《物理化学学报》青年编委第一联系人:†These authors contributed equally to this article.
基金资助:
Jin Wu, Jing Liu, Wu Xia, Ying-Yi Ren, Feng Wang()
Received:
2020-08-16
Accepted:
2020-09-07
Published:
2020-09-10
Contact:
Feng Wang
E-mail:wangfengchem@hust.edu.cn
About author:
Feng Wang. Email: wangfengchem@hust.edu.cnSupported by:
摘要:
二氧化碳(CO2)是大气层中温室气体的主要成分,资源化利用二氧化碳既可以减少二氧化碳排放又可以利用二氧化碳制备高附加值化学品。通过人工光合作用系统将二氧化碳还原为一氧化碳、甲烷等太阳燃料被认为是二氧化碳资源化利用的理想方式。纳米半导体材料因其丰富的光物理和光化学特性以及优异的光稳定性被作为光敏剂或光催化剂用于构筑光催化二氧化碳还原体系,其中CdS和CdSe(如溶胶量子点、纳米棒、纳米片)是研究较多的两种纳米半导体材料。基于CdS或CdSe纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原体系可分为三类:(i)基于CdS、CdSe的光催化二氧化碳还原体系;(ii)基于CdS、CdSe复合材料的二氧化碳还原体系;(iii) CdS和分子催化剂构筑的杂化二氧化碳还原体系。本文介绍了人工光合作用体系的构筑以及半导体纳米材料光催化机理,总结了上述三类体系中的代表性工作,最后讨论了基于纳米半导体材料的光催化二氧化碳还原研究前景和面临的挑战。
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表1
基于CdS、CdSe半导体纳米材料的光催化还原CO2体系"
Entry | Photocatalyst | Cocatalyst | SED | Solvent | Main Product | Selectivity | Efficiencya | Ref. |
1 | CdS | – | TEA | DMF | CO | – | – | |
2 | CdS | – | 2-propanol | CH3CN/CH2Cl2 | HCOOH | 80% | – | |
3 | CdS | – | CH3OH | CH3OH | HCOOCH3 | – | 3951.9 μmol∙g−1∙h−1 | |
4 | CdS | – | – | H2O | CH3OH | – | 144.5 μmol∙g−1∙h−1 | |
5 | CdS | – | TEOA | H2O | CO | – | 1.6 μmol∙g−1∙h−1 | |
6 | CdSe | – | TEA | DMF | CO | 95% | 7.9 × 105 μmol∙g−1∙h−1 | |
7 | CdSe/CdS | – | TEA | DMF | CO | 96% | 4.1 × 105 μmol∙g−1∙h−1 | |
8 | rGO/CdS | – | – | H2O vapor | CH4 | – | 2.5 μmol∙g−1∙h−1 | |
9 | CdS/TiO2 | – | – | H2O | CH3OH | – | 31.9 μmol∙g−1∙h−1 | |
10 | CdS QDs (doping Ni2+) | – | TEOA | H2O | CO | 100% | 35b | |
11 | CdSe/TiO2 | – | – | H2O | CH4 | – | 0.6 μmol∙g−1∙h−1 | |
12 | CdSe/ZIF-8 | – | TEOA | CH3CN | CO | – | 3.5 μmol∙g−1∙h−1 | |
13 | CdS | Co-bipy | TEOA | CH3CN | CO | 87% | 844 μmol∙g−1∙h−1 | |
14 | CdS | C1 | TEOA | CH3CN/H2O | CO | 80% | 46.5 μmol∙g−1∙h−1 | |
15 | CdS | C2 | TEOA | CH3CN/H2O | CO | 3.9% | 0.40 ± 0.02 b | |
16 | CdS | C3 | TEOA | CH3CN/H2O | CO | 10.2% | 1.07 ± 0.17 b | |
17 | CdS | C4 | TEOA | CH3CN/H2O | CO | 92.2% | 5.11 ± 0.10 b | |
18 | CdS | C5 | TEOA | H2O | CO | 95% | 1380b | |
19 | CdS | C6 | TEOA | CH3CN/H2O | CO | 97% | 7.5 μmol∙g−1∙h−1 | |
20 | CdS/Bi2S3 | C6 | TEOA | CH3CN/H2O | CO | – | 1.9 × 103 μmol∙g−1∙h−1 | |
21 | CdS/UiO-bpy/Co | – | TEOA | CH3CN | CO | 85% | 235 μmol∙g−1∙h−1 |
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