多面体钛酸钡纳米颗粒

面结促CO₂光还原

首次通过酸刻蚀在BaTiO₃纳米颗粒上构筑{110}/{121}面结，形成级联电荷路径，显著提升CO₂还原为CO和CH₄的选择性与活性。

Cai, Weihua · Yabo, Wang · Lei, Zhao · Xun, Sun · Jun, Xu · 陈晋 · Ruochen, Shi · Peihong, Ma · 阙美丹

Journal of Materials Chemistry A 2023

具体参数

CO产率

{'zh': '3.77', 'en': '3.77'} μmol g⁻¹

CH₄产率

{'zh': '3.61', 'en': '3.61'} μmol g⁻¹

技术优势

CO产率翻倍

得益于{110}/{121}面结提供的级联能带路径，光生电荷高效分离与转移，CO产率达到3.77 μmol g⁻¹，是原始八面体BaTiO₃的2.1倍。

CH₄选择性提升

面结结构促进了多电子还原过程，CH₄产率从2.09提升至3.61 μmol g⁻¹，增幅达73%，表明反应路径更倾向生成CH₄。

级联电荷路径

DFT计算和光沉积实验证实，{110}/{121}面结的能带结构形成级联路径，驱动电子和空穴向不同晶面定向迁移，抑制复合。

应用场景

• 光催化CO₂还原：提供{110}/{121}面结级联电荷路径，提升CO和CH₄产率。
• 光催化剂设计：通过酸刻蚀定向暴露活性晶面，构筑面结，设计高效电荷分离光催化剂。
• 人工光合作用：将CO₂还原为燃料CO和CH₄，实现人工碳循环。
• 纳米光催化材料：多面体纳米颗粒暴露{110}/{121}面结，增强各向异性电荷转移，优化光催化性能。