Fabrication of Flexible Mesoporous Black Nb2O5 Nanofiber Films for Visible‐Light‐Driven Photocatalytic CO2 Reduction into CH4

材料科学 光催化 介孔材料 可见光谱 选择性 催化作用 纳米纤维 化学工程 制作 纳米技术 吸附 光化学 光电子学 有机化学 替代医学 化学 病理 工程类 医学
作者
Xi Lin,Shuhui Xia,Liang Zhang,Yuanyuan Zhang,Songmei Sun,Yuehui Chen,Shuo Chen,Bin Ding,Jianyong Yu,Jianhua Yan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:34 (16): e2200756-e2200756 被引量:206
标识
DOI:10.1002/adma.202200756
摘要

Abstract Achieving high selectivity and conversion efficiency simultaneously is a challenge for visible‐light‐driven photocatalytic CO 2 reduction into CH 4 . Here, a facile nanofiber synthesis method and a new defect control strategy at room‐temperature are reported for the fabrication of flexible mesoporous black Nb 2 O 5 nanofiber catalysts that contain abundant oxygen‐vacancies and unsaturated Nb dual‐sites, which are efficient towards photocatalytic production of CH 4 . The oxygen‐vacancy decreases the bandgap width of Nb 2 O 5 from 3.01–2.25 eV, which broadens the light‐absorption range from ultraviolet to visible‐light, and the dual sites in the mesopores can easily adsorb CO 2 , so that the intermediate product of CO* can be spontaneously changed into *CHO. The formation of a highly stable NbCHO* intermediate at the dual sites is proposed to be the key feature determining selectivity. The preliminary results show that without using sacrificial agents and photosensitizers, the nanofiber catalyst achieves 64.8% selectivity for CH 4 production with a high evolution rate of 19.5 µmol g −1 h −1 under visible‐light. Furthermore, the flexible catalyst film can be directly used in devices, showing appealing and broadly commercial applications.
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