Engineering Z-Scheme FeOOH/PCN with Fast Photoelectron Transfer and Surface Redox Kinetics for Efficient Solar-Driven CO2 Reduction

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作者
Shangcong Sun,Bo Peng,Ye Song,Ruoyu Wang,Haitao Song,Wei Lin
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (10): 12957-12966 被引量:22
标识
DOI:10.1021/acsami.2c19906
摘要

Solar-driven conversion of carbon dioxide (CO2) without sacrificial agents offers an attractive alternative in sustainable energy research; nevertheless, it is often retarded by the sluggish water oxidation kinetics and severe charge recombination. To this end, a Z-scheme iron oxyhydroxide/polymeric carbon nitride (FeOOH/PCN) heterojunction, as identified by quasi in situ X-ray photoelectron spectroscopy, is constructed. In this heterostructure, the two-dimensional FeOOH nanorod provides rich coordinatively unsaturated sites and highly oxidative photoinduced holes to boost the sluggish water decomposition kinetics. Meanwhile, PCN acts as a robust agent for CO2 reduction. Consequently, FeOOH/PCN achieves efficient CO2 photoreduction with a superior selectivity of CH4 (>85%), together with an apparent quantum efficiency of 2.4% at 420 nm that outperforms most two-step photosystems to date. This work offers an innovative strategy for the construction of photocatalytic systems toward solar fuel production.
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