2025, Vol. 39
2. 中国科学院大学, 北京 100049
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
随着人类社会和工业化进程的高速发展, 化石燃料的过度使用导致大量温室效应气体二氧化碳(CO2)排放, 破坏了人与自然的和谐发展[1−4]. 如果将CO2资源化利用转化为高附加值燃料或化学品, 将同时改善能源危机和环境污染等问题[5−6]. 类似于绿色植物的光合作用, 太阳能光催化技术能直接将CO2和H2O转化为低碳燃料和高附加值工业原料, 是太阳能转化及储存的有效途径之一[7−8]. 迄今为止, 大量半导体材料被报道用于光催化CO2还原，例如, g-C3N4、ZnO、BiOCl和Fe2O3/TiO2等[9−16], 然而, 这些材料的CO2转化效率仍然偏低, 远不能满足实际应用的要求. 众所周知, 决定光催化CO2还原活性的关键因素主要取决于催化剂光生电荷动力学行为及表界面特性, 因此, 研究催化剂电荷迁移及其表界面动态演变过程[17−19], 对于推动光催化技术的发展起到重要的指导意义.
层状双金属氢氧化物(LDHs)凭借其独特的层状结构, 晶粒尺寸大小可调控, 表面丰富的活性位点在光催化领域受到了广泛的研究及应用[20−24]. 近些年, 研究人员通过掺杂、形貌调控、缺陷工程、异质结构构建等方法来提升LDHs光催化活性[25−28]. 例如Sun等[29]合成了BiOBr@NiFe-LDH的Z型异质结, 通过BiOBr中的O原子与NiFe-LDH的H原子形成短氢键(0.13~0.21 nm), 建立强界面电场, 缩短了电荷迁移路径, 降低界面势垒, 促进电荷分离. Bao等[27]通过Si掺杂ZnAl-LDH制备了无定形Si-ZnAl-DH纳米片, Si掺杂使催化剂对可见光的吸收明显增强, 且在光照下纳米片发生自重构, 形成活性Si—O—Al键, 显著提高了光催化活性. 这些策略主要用于改善LDHs材料太阳光谱吸收和促进光生电荷分离及迁移[30−32], 但对于LDHs在光催化CO2还原中的光生电荷迁移及其表界面组分变化的研究却很少见.
在此工作中, 我们通过静电自组装技术制备得到BiOBr/ZnAl-LDH异质结构光催化剂. 在模拟太阳光辐照下评价CO2还原活性, 相比于BiOBr (21.58 μmol·g−1·h−1)和ZnAl-LDH (6.88 μmol·g−1·h−1), BiOBr/ZnAl-LDH光催化CO2还原至CO活性增大至46.03 μmol·g−1·h−1. 结合IS-XPS和IS-DRIFTS技术, 我们揭示了异质结构BiOBr/ZnAl-LDH界面光生电荷迁移及其在光催化CO2还原过程中表面组分的动态变化. 结果说明: CO2分子键合于BiOBr中的Bi位点, 由于其拉电子特性, 使得Bi位点出现高价态Bi—*CO2和Bi—*CO物种; 而H2O分子则吸附于ZnAl-LDH中的Zn活性. 当光辐照于催化剂表面处时, CO2和H2O分子分别在Bi和Zn位点发生相对应的还原和氧化反应. 该研究工作首次证实异质结构催化剂界面电荷转移动力学行为及其催化CO2还原表界面化学态变化, 这些发现为设计高效CO2还原新材料和构建反应体系提供了重要的指导意义.
1 实验部分 1.1 主要试剂去离子水由实验室超纯水机(18.25 MΩ·cm−2, Molecular Corp.)自制. 硝酸锌(分析纯)、硝酸铝(分析纯)、硝酸铋(分析纯)、十六烷基三甲基溴化铵(分析纯)、尿素(分析纯)、氢氧化钠(分析纯)和碳酸氢钠(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司.
1.2 主要仪器透射电子显微镜(TEM, TF20 microscope; 美国 FEI Tecnai); X射线衍射仪(XRD, Smartlab-SE;日本理学); X射线光电子能谱仪(XPS, ESCALAB 250Xi, ThermoFisher Scientific, America); 气相色谱仪(GC, Agilent 7890A); 稳态光致发光光谱仪(PL, F-7000, Hitachi); 时间分辨光致发光光谱仪(TR-PL, HORIBA FL-3); 瞬态吸收光谱仪(TR-TA, LP980, Edinburgh); 傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR, VERTEX 70, Bruker); 程序升温化学吸附分析仪(CO2-TPD, Chemisorb 2720, Micromeritics); 氙灯光源(MICROSOLAR300, PerfectLight); 电化学工作站 (CHI 660D, 上海辰华仪器有限公司); 高速离心机 (TG16-WS, 湖南湘仪离心机仪器有限公司).
1.3 催化制备ZnAl-LDH光催化剂的制备: 采用改进的水热法制备[33], 首先将1.0 mmol 硝酸锌、0.5 mmol 硝酸铝和1.5 mmol 尿素溶于30 mL 去离子水中. 磁力搅拌混合溶液30 min后, 逐滴加入50 mL NaOH (1 mol·L−1)和 NaHCO3 (1 mol·L−1)溶液. 溶液的pH值保持在10, 并继续搅拌10 min. 然后, 将得到的浆液转移到特氟隆内衬高压釜(100 mL)中, 在120 °C 下进行水热处理18 h, 最后用去离子水和无水乙醇交替清洗数次, 在60 °C下真空干燥12 h得到白色粉末ZnAl-LDH.
BiOBr光催化剂的制备: 采用改进水热法[34], 1 mmol 硝酸铋和1 mmol 十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)分别加入20 mL去离子水中, 剧烈搅拌1 h后转移到50 mL反应釜中, 在160 °C下进行水热处理24 h, 用无水乙醇和超纯水清洗后放入60 ℃真空干燥箱内干燥12 h, 得到BOB白色粉末.
BiOBr/ZnAl-LDH光催化剂的制备: 采用静电自组装方法[35], 将上述步骤得到的ZnAl和BOB粉末, 分别称取0.1 g和0.2 g样品分散在50 mL 去离子水中, 在室温下剧烈搅拌12 h后, 将所得沉淀用无水乙醇和去离子水交替清洗数次, 最后在60 ℃下真空干燥12 h得到BOB/ZnAl白色粉末.
1.4 催化剂表征透射电子显微镜 (TEM, 200 kV)用于观察催化剂的形貌、尺寸和元素分布; X-射线粉末衍射仪(XRD, 工作电压40 kV), Cu Kα为射线源, 测试范围为5°~80°, 扫描速率为 5 (°)·min−1, 其中原位X射线衍射仪(IS-XRD)测试光照射前后的晶体结构变化数据; 稳态光致发光光谱(PL)是在荧光分光光度计上用200 nm的激光激发获得的, 而时间分辨光致发光光谱是用250 nm的波长测量的, 瞬态吸收光谱(TR-TAS)则是用355 nm的激发光记录的; 化学吸附测试 (CO2-TPD)用于测量催化剂对CO2的吸附解吸能力. 原位漫反射傅立叶变换红外光谱(IS-DRIFTS)将CO2和H2O引入反应器20 min, 达到吸附平衡后. 在Xe灯照射下记录光谱数据.
原位X射线光电子能谱(IS-XPS)配备300 W Xe灯作为激发光源. 在探测BiOBr/ZnAl-LDH光催化CO2反应过程中表面化学状态变化过程中, 我们首先测试在黑暗条件下, 催化剂表面在基态下的表面原子的化学态、电子结构和化学键. 当光辐照于样品表面上时, 原位检测CO2和H2O分子在催化剂表面上原子间电荷迁移, 表面能化学态及其组分变化, 进而解释电荷迁移动力学过程及其表界面动态演变过程.
1.5 催化性能测试利用气液反应系统评估制备样品的光催化二氧化碳还原性能. 首先将20 mg样品超声分散在50 mL去离子水中, 然后放入特制的石英玻璃容器中, 反应过程中持续搅拌. 照明前, 在水中持续鼓入高纯度(99.999%) CO2 15 min, 以产生CO2和H2O蒸汽混合物, 取代容器中的空气. 使用 300 W 氙灯模拟反应系统中的阳光, 并通过循环冷却水将反应温度保持在10 ℃. 每15 min从容器中抽取0.5 mL气体注入气相色谱仪, 该仪器配备了火焰离子化检测器(FID)和热导检测器(TCD). 为了捕获C和O的来源, 13CO2气体作为反应气体, 利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行同位素标记实验.
所有光电化学数据均采用三电极结构采集, 其中样品光电极、Ag/AgCl 电极和铂电极分别用作工作电极、参比电极和对电极. 此外, 0.2 mol·L−1 Na2SO4溶液作为电解质, 光源为300 W Xe灯作为激发光源. 将5 mg催化剂超声分散于1 mL混合溶液(750 μL H2O、0.25 mL 异丙醇和20 μL 5% Nafion)中, 超声30 min. 随后, 将50 μL混合溶液浸涂在FTO玻璃上(工作电极几何面积为1 cm2), 并在60 ℃下干燥2 h, 得到BOB/ZnAl光电极, 电化学阻抗光谱(EIS)的频率范围为10~105 Hz.
2 结果与讨论 2.1 形貌表征分析图1(a)为纯的ZnAl-LDH(ZnAl)透射电子显微镜(TEM)图, 我们可以观察到所制备的ZnAl-LDH具有二维圆饼纳米片状结构特性. HR-TEM图像(图1(b))显示, 纳米片的晶面间距分别为0.23和0.26 nm, 这些值分别对应于ZnAl的(015)和(101)晶面[36−37]. 图1(c)是纯BiOBr(BOB)的TEM图像, 其同样具有二维纳米片状结构特性, 且其呈现出透明特性, 说明其厚度较薄. 图1(d)的HR-TEM图像进一步可知BOB纳米片的晶面间距为0.28 nm, 其对应于BOB的(110)晶面[38−39], 且其晶面夹角为90o. 随后我们将上述两种材料分散于水溶液中进行长时间混合搅拌, 我们制备得到BOB修饰的ZnAl复合光催化剂(BOB/ZnAl). 由TEM图像(图1(e))我们可以看出在ZnAl和BOB共存于复合材料体系中. 为进一步探究ZnAl和BOB在界面处的连接, 图1(f)是BOB/ZnAl的HR-TEM图像, 我们能够清晰观测到ZnAl和BOB的晶格条纹及其界面晶格错位现象. 图1(g)是BOB/ ZnAl的能量散射X射线光谱(EDX), 由图我们可知, Zn和Al元素均匀分布于复合光催化剂内部, 在其外部均匀分布O、Bi和Br元素. 以上结果充分证实ZnAl和BOB成功复合, 且形成了有效的2D/2D接触. 由于BOB(001)最表面暴露原子是Br原子[40], 而ZnAl(001)最外层暴露的是OH基团[41], 由此我们可以推断ZnAl和BOB通过H—O
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图 1 催化剂形貌结构: ZnAl的(a)TEM 和(b)HR-TEM 图像; BOB的(c)TEM和(d)HR-TEM 图像; BOB/ZnAl的TEM (e)和HR-TEM (f)图像; BOB/ZnAl的元素分布图(g) Fig.1 Structural characterization: TEM (a) and HR-TEM (b) images of ZnAl; TEM (c) and HR-TEM (d) images of BOB; TEM (e) and HR-TEM (f) images of BOB/ZnAl; elemental mapping (g) of BOB/ZnAl catalysts |
光学特性是影响半导体材料光催化活性的关键因素. BOB/ZnAl、ZnAl和BOB的光致发光光谱(PL)如图2(a)所示, 相比于纯的ZnAl和BOB, BOB/ZnAl展现出显著降低的PL峰强度, 这表明BOB/ZnAl更有利于促进光生电荷分离. 时间分辨光致发光光谱(TR-PL, 图2(b))进一步揭示出ZnAl、BOB和BOB/ZnAl的平均荧光寿命分别为1.29、1.78和3.17 ns, BOB/ZnAl具有较长的荧光寿命, 表明其电荷转移能力较强, 能够有效促进催化反应高效发生. 为了研究光诱导吸收过程的变化, 我们还利用瞬态吸收光谱(TR-TAS)对激发态下的能量弛豫过程和电荷转移行为进行研究[42]. 如图2(c)是样品的TR-TAS光谱, 在激发波长为355 nm的条件下, 经过二次指数拟合处理, ZnAl、BOB和BOB/ZnAl平均吸收寿命分别为29.27、37.79和63.29 ns, 结果说明BOB/ZnAl可以有效促进光生电荷分离并延长载流子迁移寿命, 增强光催化活性.
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图 2 BOB/ZnAl、ZnAl和BOB催化剂的(a)光致发光光谱; (b)时间分辨光致发光光谱; (c)瞬态吸收光谱, 激发波长为355 nm; (d)光催化CO2还原活性测试; (e) CO析出速率对比; (f) BOB/ZnAl稳定性测试; (g) BOB/ZnAl光催化13CO2还原产物的GC-MS图谱; (h) i-t曲线; (i) EIS图谱 Fig.2 (a) PL spectra, (b) TR-PL spectra and (c) Transient absorption spectroscopy of BOB/ZnAl, ZnAl and BOB; (d) Photocatalytic CO2 reduction; (e) Comparative presentation of CO evolution rates; (f) The cycling photocatalytic performance test of BOB/ZnAl catalyst; (g) GC-MS spectra of BOB/ZnAl photocatalytic reduction 13CO2; (h) i-t curves and (i) EIS for catalysts |
在模拟太阳光照射下, 我们对催化材料进行了光催化CO2还原性能评价[43−45]. 如图2(d)可知, 相比于单独的ZnAl (13.76 μmol·g−1)和BOB (43.16 μmol·g−1), BOB/ZnAl展示出显著提升的光催化CO2还原至CO活性, 经120 min光催化测试后, BOB/ZnAl催化剂CO析出速率为92.06 μmol·g−1. 从图2(e)中我们能够清晰地看到BOB/ZnAl的CO析出速率为46.03 μmol·g−1·h−1, 分别是ZnAl (6.88 μmol·g−1·h−1)和BOB (21.58 μmol·g−1·h−1)的6.7和2.1倍. 图2(f)是经过5次循环测试的CO2还原性能结果, 从图中可以看出, BOB/ZnAl在CO2还原至CO的多次循环过程中保持了较稳定的活性, 这说明BOB/ZnAl展现出良好的光催化稳定性. 为验证产物CO的来源, 我们将反应体系中的12CO2替换为同位素13CO2作为反应介质进行光催化CO2还原评价, 利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)追踪检测还原产物. 如图2(g)所示, 经过气相色谱分离分析, 我们发现仅有13CO和13CO2的峰, 该峰型分别对应的荷质比信号为13CO2 (m/z=45)和13CO (m/z=29), 结果表明BOB/ZnAl光催化生成的CO确实来自CO2. 为探索光催化剂的光生电荷分离及迁移能力, 我们还对ZnAl、BOB和BOB/ZnAl进行了光电化学(PEC)测试. i-t曲线如图2(h)所示, BOB/ZnAl的光电流密度明显高于ZnAl和BOB, 结果表明通过异质结的构建显著改善了光生电荷分离及迁移的能力. 图2(i)是催化剂光阳极材料的Nyquist图谱, BOB/ZnAl具有最小的圆弧半径, 表明电荷在材料内转移和界面处的阻值较小, 促进电荷从材料中转移[46]. 综合上述结果说明: 构建出异质结构的BOB/ZnAl催化剂能够有效促进光生电荷分离及迁移, 并显著增强光催化CO2还原活性.
2.3 CO2分子吸附及原位光谱分析根据图3(a)所示的CO2在催化剂表面吸附图谱, 我们能够观察到BOB/ZnAl在115 ℃处呈现明显的脱附峰. 这一结果表明相比于ZnAl和BOB催化剂, BOB/ZnAl具有较强的碱性活性位点, 能够有效与CO2分子发生键合, 且需要更高的温度才能使吸附的CO2分子从其表面解吸[47−51]. 随后我们通过IS-XRD对吸附CO2的催化剂进行晶体结构变化测试(如图3(b)). 当光辐照于催化剂表面时, CO2在BOB/ZnAl表面发生加氢加电子过程中形成*CO, 最终以CO气体的形式释放, 导致催化剂晶体结构膨胀. 另外, 我们采用DRIFTS技术进一步探究CO2和H2O在催化剂表面上的吸附能力. 如图3(c)所示, 两个明显的吸收峰:
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图 3 催化剂吸附CO2及其原位光谱: (a) CO2热程序升温脱附图谱; (b) CO2吸附于BOB/ZnAl原位XRD图谱; (c) CO2吸附于BOB/ZnAl原位红外光谱图; (d) BOB/ZnAl原位CO2还原红外谱图 Fig.3 CO2 molecules adsorption on the catalyst surface and its in-situ spectra: (a) CO2-TPD spectra; (b) In-situ XRD spectrum of CO2 adsorption on BOB/ZnAl; (c) In-situ DRIFTS spectra of CO2 adsorption on BOB/ZnAl and (d) Photocatalytic CO2 reduction on BOB/ZnAl |
为揭示光生电荷迁移行为及其表界面组分动态演变的过程, 原位X射线光电子能谱(IS-XPS)对BOB/ZnAl表面元素化学态变化进行分析[54−55]. 图4(a−c)是各元素在暗态和光照条件下的化学价态及表面组分变化. 研究结果表明, CO2和H2O吸附于材料表面上时, C 1s区域(图4(a))可拟合为288.5、286.3和284.8 eV三个特征峰, 对应于*CO2、*CO和内标校正C sp3中的C—C键. Bi 4f图谱(图4(b))中可分为Bi—*CO2 (163.7 eV), Bi—CO* (161.4 eV)和Bi3+ (159.7 eV), 说明CO2分子吸附并键合于Bi位. 而在Zn 2p图谱(图4(c))中
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图 4 在黑暗和光照下测试的BOB/ZnAl光催化剂的(a) C 1s; (b) Bi 4f; (c) Zn 2p的高分辨率IS-XPS光谱; (d) BOB/ZnAl光催化CO2还原机理图 Fig.4 High resolution IS-XPS spectra of (a) C 1s; (b) Bi 4f; (c) Zn 2p on BOB/ZnAl tested in dark and under light irradiation; (d) The possible CO2 photoreduction process over the BOB/ZnAl photocatalyst |
综上所述, 我们报道了BOB/ZnAl界面电荷迁移及其在光催化CO2还原过程中表界面处反应物种动态演变过程. 研究表明, 由于CO2分子具有拉电子特性, 其能够有效吸附于BOB中的Bi活性位, 并在其上发生质子化还原过程, 而H2O分子则吸附于ZnAl中的Zn位提供质子发生氧化的过程. 基于以上特性, BOB/ZnAl在CO2活性测试中展现出优异的CO2还原至CO活性及稳定性. 该研究工作为异质结构半导体光催化CO2还原提供了重要的实验依据, 为今后在设计及构建高效异质结构半导体材料及CO2还原体系提供了新的检测手段和新思路.
| [1] |
Cocatalysts for selective photoreduction of CO2 into solar fuels[J]. Chem Rev, 2019, 119(6): 3962–4179.
DOI:10.1021/acs.chemrev.8b00400 |
| [2] |
Emerging S‐scheme photocatalyst[J]. Adv Mater, 2022, 34(11): 2107668.
DOI:10.1002/adma.202107668 |
| [3] |
Progress and perspective for “green” strategies of catalytic plastics conversion into fuels by regulating half-reactions[J]. J Am Chem Soc, 2024, 146(25): 16950–16962.
DOI:10.1021/jacs.4c04848 |
| [4] |
Engineered two-dimensional transition metal dichalcogenides for energy conversion and storage[J]. Chem Rev, 2024, 124(16): 9376–9456.
DOI:10.1021/acs.chemrev.3c00937 |
| [5] |
Heterogeneous single-atom photocatalysts: Fundamentals and applications[J]. Chem Rev, 2020, 120(21): 12175–12216.
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00840 |
| [6] |
Luo Y W, Wang X Q, Gao F, et al. From single atom photocatalysts to synergistic photocatalysts: Design principles and applications[J]. Adv Funct Mater, 2025, DOI:10.1002/adfm.202418427.
|
| [7] |
The path towards sustainable energy[J]. Nat Mater, 2016, 16(1): 16–22.
DOI:10.1038/nmat4834 |
| [8] |
State of the art and prospects in metal–organic framework (MOF)-based and MOF-derived nanocatalysis[J]. Chem Rev, 2019, 120(2): 1438–1511.
DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00223 |
| [9] |
Unveiling the activity origin of ultrathin Bi2MoO6 nanosheets for photocatalytic CO2 reduction(探究超薄Bi2MoO6纳米片高效光催化CO2还原活性)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2024, 38(2): 121–129.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2024.02.004 |
| [10] |
Sulfur-deficient In2S3 photocatalyst for high-efficiency hydrogen evolution via water splitting(硫缺陷型In2S3光催化剂高效分解水制氢研究)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2024, 38(3): 215–223.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2024.03.003 |
| [11] |
Ionic liquid-induced strategy for carbon quantum dots/BiOX (X=Br,Cl) hybrid nano-sheets with superior visible light-driven photocataly-sis[J]. Appl Catal B-Environ, 2016, 181: 260–269.
DOI:10.1016/j.apcatb.2015.07.035 |
| [12] |
Enhanced photocatalytic degradation of bisphenol A by Co-doped BiOCl nanosheets under visible light irradiation[J]. Appl Catal B-Environ, 2018, 221: 320–328.
DOI:10.1016/j.apcatb.2017.09.036 |
| [13] |
Surface engineering of g-C3N4 by stacked BiOBr sheets rich in oxygen vacancies for boosting photocatalytic performance[J]. Angew Chem Int Edit, 2020, 59(11): 4519–4524.
DOI:10.1002/anie.201914949 |
| [14] |
Interfacial engineering of TiO2@Bi-BiOBr by constructing hierarchical core-shell heterojunction to boost charge transfer for photothermal CO2 reduction[J]. Appl Surf Sci, 2024, 664: 160205.
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.160205 |
| [15] |
Centrifugally spun hematite Fe2O3 hollow fibers: Efficient photocatalyst for H2 generation and CO2 reduction[J]. Appl Surf Sci, 2025, 686: 162132.
DOI:10.1016/j.apsusc.2024.162132 |
| [16] |
Boosted efficiency of Fe2O3 for photocatalytic CO2 reduction via engineering Fe−O−Ti bonding[J]. Adv Sci, 2025, 12(3): 2409002.
DOI:10.1002/advs.202409002 |
| [17] |
Product selectivity of photocatalytic CO2 reduction reactions[J]. Mater Today, 2020, 32: 222–243.
DOI:10.1016/j.mattod.2019.06.009 |
| [18] |
Unveiling the charge migration-induced surface reconstruction of Cu2MoS4 catalyst for boosted CO2 reduction into olefiant gas[J]. Chem Eng J, 2023, 478: 147371.
DOI:10.1016/j.cej.2023.147371 |
| [19] |
Anchoring subnanometric Cu4 clusters in graphitic-C3N5 for highly efficient CO2 photoreduction to ethanol[J]. Energy Environ Sci, 2025, 18: 613–619.
DOI:10.1039/d4ee02449d |
| [20] |
Highly selective CO2 capture and photoreduction over porous carbon nitride foams/LDH monolith[J]. Chem Eng J, 2022, 429: 132284.
DOI:10.1016/j.cej.2021.132284 |
| [21] |
Impact of gas treatment of CuAl-LDH on NO reduction by CO under oxidative conditions[J]. Chem Eng J, 2023, 452: 139543.
DOI:10.1016/j.cej.2022.139543 |
| [22] |
Bridging Au nanoclusters with ultrathin LDH nanosheets via ligands for enhanced charge transfer in photocatalytic CO2 reduction[J]. Appl Catal B-Environ, 2023, 330: 122667.
DOI:10.1016/j.apcatb.2023.122667 |
| [23] |
Catalytic aqueous CO2 reduction to formaldehyde at Ru surface on hydroxyl-groups-rich LDH under mild conditions[J]. Appl Catal B-Environ, 2023, 322: 122124.
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.122124 |
| [24] |
Dual engineering of lattice strain and valence state of NiAl‐LDHs for photo-reduction of CO2 to highly selective CH4[J]. Small, 2023, 19(11): 2205770.
DOI:10.1002/smll.202205770 |
| [25] |
VO4-modified layered double hydroxides nanosheets for highly selective photocatalytic CO2 reduction to C1 products[J]. Small, 2022, 18(40): 2203787.
DOI:10.1002/smll.202203787 |
| [26] |
Novel p-and n-type S-scheme heterojunction photocatalyst for boosted CO2 photoreduction activity[J]. Appl Catal B-Environ, 2022, 316: 121587.
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.121587 |
| [27] |
Si-doped ZnAl-LDH nanosheets by layer-engineering for efficient photoelectrocatalytic water splitting[J]. Appl Catal B-Environ Energy, 2024, 346: 123706.
DOI:10.1016/j.apcatb.2024.123706 |
| [28] |
Directional activation of oxygen by the Au‐loaded ZnAl-LDH with defect structure for highly efficient photocatalytic oxidative coupling of methane[J]. Small, 2024, 20(28): 2310857.
DOI:10.1002/smll.202310857 |
| [29] |
Hydrogen bonds and in situ photoinduced metallic Bi0/Ni0 accelerating Z-scheme charge transfer of BiOBr@NiFe-LDH for highly efficient photocatalysis[J]. Angew Chem Int Edit, 2024, 63(41): e202408862.
DOI:10.1002/anie.202408862 |
| [30] |
Selective photocatalytic CO reduction over Zn-based layered double hydroxides containing tri or tetravalent metals[J]. Sci Bull, 2020, 65(12): 987–994.
DOI:10.1016/j.scib.2020.03.032 |
| [31] |
Spatiotemporal imaging of charge transfer in photocatalyst particles[J]. Nature, 2022, 610(7931): 296–301.
DOI:10.1038/s41586-022-05183-1 |
| [32] |
Role of oxygen vacancy in metal oxides for photocatalytic CO2 reduction[J]. Appl Catal B-Environ, 2023, 321: 122079.
DOI:10.1016/j.apcatb.2022.122079 |
| [33] |
Efficient photocatalytic nitrogen fixation over Cuδ+‐modified defective ZnAl‐layered double hydroxide nanosheets[J]. Adv Energy Mater, 2020, 10(8): 1901973.
DOI:10.1002/aenm.201901973 |
| [34] |
Organic-free synthesis of {001} facet dominated BiOBr nanosheets for selective photoreduction of CO2 to CO[J]. Catal Sci Technol, 2017, 7(1): 265–271.
DOI:10.1039/C6CY02040B |
| [35] |
Facile construction of BiOBr/CoAl-LDH heterojunctions with suppressed Z-axis growth for efficient photoreduction of CO2[J]. Sep Purif Technol, 2022, 302: 122090.
DOI:10.1016/j.seppur.2022.122090 |
| [36] |
Defect‐rich ultrathin ZnAl-layered double hydroxide nanosheets for efficient photoreduction of CO2 to CO with water[J]. Adv Mater, 2015, 27(47): 7824–7831.
DOI:10.1002/adma.201503730 |
| [37] |
Alkali etching of layered double hydroxide nanosheets for enhanced photocatalytic N2 reduction to NH3[J]. Adv Energy Mater, 2020, 10(34): 2002199.
DOI:10.1002/aenm.202002199 |
| [38] |
Novel BiOI/BiOBr heterojunction photocatalysts with enhanced visible light photocatalytic properties[J]. Catal Commun, 2011, 13(1): 63–68.
DOI:10.1016/j.catcom.2011.06.019 |
| [39] |
Efficient photocatalytic CO2 reduction coupled with selective styrene oxidation over a modified g-C3N4/BiOBr composite with high atom economy[J]. Green Chem, 2024, 26(4): 2290–2299.
DOI:10.1039/D3GC03872F |
| [40] |
2D/2D NiTi-LDH/BiOBr photocatalyst with extraordinary NOx removal under visible light[J]. Chem Eng J, 2023, 470: 144088.
DOI:10.1016/j.cej.2023.144088 |
| [41] |
Intercalation of sulfate anions into a Zn–Al layered double hydroxide: Their synthesis and application in Zn–Ni secondary batteries[J]. RSC Adv, 2016, 6(73): 68584–68591.
DOI:10.1039/C6RA09096F |
| [42] |
N-doped FeNi cocatalysts for enhancing the OER activity in Fe2O3 photoanodes(催化剂提升Fe2O3光阳极析氧活性)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2024, 38(6): 521–529.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2024.06.003 |
| [43] |
One-pot synthesis of WS2/WO3 heterojunction for UV-visible-light-driven CO2 reduction to CO(一锅法制备1T/2H-WS2/WO3异质结用于紫外可见光催化的CO2还原)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2023, 37(6): 523–527.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2023.06.001 |
| [44] |
Recent progress on the heterogenization of molecular cobalt polypyridine complexes for photocatalytic CO2 reduction(多联吡啶钴分子催化剂异相化光催化还原二氧化碳研究进展)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2024, 38(5): 467–482.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2024.05.008 |
| [45] |
PANI induced ZnO@ZnWO4 to construct double S-scheme heterojunction for photocatalytic CO2 reduction(PANI诱导ZnO@ZnWO4构建双S型异质结用于光催化CO2还原)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2025, 39(1): 65–75.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2025.01.007 |
| [46] |
Unique S-scheme heterojunctions in self-assembled TiO2/CsPbBr3 hybrids for CO2 photoreduction[J]. Nat Commun, 2020, 11(1): 4613.
DOI:10.1038/s41467-020-18350-7 |
| [47] |
Research progress of carbon dioxide photoreduction based on the catalyst of metal nanoclusters(金属纳米簇在CO2光催化还原中的研究进展)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2023, 37(6): 614–624.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2023.06.009 |
| [48] |
Progress of photocatalyst active site modulation and its photoreduction of CO2 to C2+ products(光催化剂活性位点调控及其光还原CO2制C2+产物研究进展)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2023, 37(4): 389–396.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2023.04.008 |
| [49] |
Recent advances of photocatalytic CO2 overall reduction(光催化还原二氧化碳全反应的研究进展)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2023, 37(2): 174–186.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2023.02.007 |
| [50] |
Preparation of K and Mn-modifed g-C3N4 photocatalyst by a facile one-pot calcination method for enhanced photocatalytic CO2 reduction(一步热聚合法制备K、Mn共掺杂g-C3N4复合光催化剂应用于CO2还原)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2023, 37(1): 43–52.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2023.01.005 |
| [51] |
Study on CO2 photocatalytic reduction based on porphyrin network single atom catalysts(卟啉网状结构材料负载单原子的光催化CO2还原)[J]. J Mol Catal (China)(分子催化), 2023, 37(3): 305–315.
DOI:10.16084/j.issn1001-3555.2023.03.010 |
| [52] |
Unravelling the effect of charge dynamics at the plasmonic metal/semiconductor interface for CO2 photoreduction[J]. Nat Commun, 2018, 9(1): 4986.
DOI:10.1038/s41467-018-07397-2 |
| [53] |
Chainmail co-catalyst of NiO shell-encapsulated Ni for improving photocatalytic CO2 reduction over g-C3N4[J]. J Mater Chem A, 2019, 7(16): 9726–9735.
DOI:10.1039/C9TA01061K |
| [54] |
Subnanometric bismuth clusters confined in pyrochlore‐Bi2Sn2O7 enable remarkable CO2 photoreduction[J]. Angew Chem Int Edit, 2023, 63(3): e202316459.
DOI:10.1002/anie.202316459 |
| [55] |
Unveiling dynamic structure and bond evolutions in BiOIO3 photocatalysts during CO2 reduction[J]. Angew Chem Int Edit, 2024, 63(35): e202407736.
DOI:10.1002/anie.202407736 |