TiO₂/TiN纳米管异质结

CO₂还原产C₂高选择性

氮原子替代氧形成丰富Ti³⁺和氧空位，促进CO₂吸附与C–C偶联，提升光电催化还原效率和C₂产物选择性。

Wei, Yan · Ruizhi, Duan · Zhang, Qiaolan · Cao, Youzhi · Wang, Jinyuan · 王冰 · Wan, Wenrui · Liu, Chunyan · 陈加藏 · 高红 · Huanwang, Jing

Chinese Journal of Catalysis 2023

具体参数

碳基化学品生成速率

{'zh': '115.9', 'en': '115.9'} μmol L⁻¹ h⁻¹ cm⁻²

PEC池总效率

{'zh': '6.0', 'en': '6.0'} %

技术优势

C₂产物选择性高

纳米管的多孔结构和限域空间有利于C–C偶联，从而高选择性地生成C₂产物。

PEC池效率超过自然光合作用

该PEC池的总效率接近6.0%，比植物细胞高出0.4%，表明其CO₂还原能力优于自然光合系统。

氮原子促进氧空位形成

氮原子的存在可以促进晶格氧迁移形成新的氧空位，有利于CO₂及中间体的吸附与偶联。

活性氢物种促进CO₂还原

高活性氢原子可附着在异质结表面与Ti³⁺形成Ti–H物种，有助于CO₂还原反应。

应用场景

• 光电催化CO₂还原：该异质结电极可直接用于PEC池还原CO₂，实现高选择性产C₂。
• 人工光合作用：PEC池效率超过植物光合作用，可用于人工光合固定CO₂。
• CO₂加氢催化剂：表面的Ti–H活性氢物种可直接将CO₂加氢转化。
• C₂化学品合成：多孔限域空间促进C–C偶联，适合合成C₂化学品。