Engineering of Lewis acid–base interfaces in Cu2S/ZnIn2S4 hollow hetero-nanocages for enhanced photocatalytic CO2 reduction

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作者
Yuanyuan Zhao,Kangjie Gao,Jiaxin Li,Huanhuan Liu,Chen Fang,Wentao Wang,Yijun Zhong,Yong Hu
出处
期刊:Nanoscale horizons [Royal Society of Chemistry]
卷期号:10 (9): 2045-2054 被引量:5
标识
DOI:10.1039/d5nh00355e
摘要

Selective photocatalytic CO2 reduction (PCR) to CH4 remains challenging due to the sluggish charge transfer kinetics and the involved complicated C1 intermediates. Herein, deliberate engineering of Lewis acid-base interfaces in Cu2S/ZnIn2S4 hollow hetero-nanocages (HHNCs) was carried out, and enhanced PCR activity and selectivity were achieved due to accelerated electron transfer and stabilized intermediates. Both experimental and theoretical results have demonstrated the construction of a Lewis base interface with Cu2S and a Lewis acid interface with ZnIn2S4, which exhibited strong CO2 adsorption and reduction of the Gibbs free energy in the hydrogenation step (*CO to *CHO). As a consequence, a CH4 yield of 23.3 μmol g-1 h-1 under visible light irradiation (λ > 400 nm) was obtained with the Cu2S/ZnIn2S4 HHNCs, approximately 13.7, 10.1 and 6.3 times higher than those of bare Cu2S, ZnIn2S4 and a physically mixed sample (Cu2S/ZnIn2S4-mix), respectively. The product selectivity of CH4 was as high as 93.2%, in sharp contrast with 59.5% for the Cu2S/ZnIn2S4-mix, 53.1% for Cu2S and 35.4% for ZnIn2S4. This work demonstrates a rational strategy to engineer heterogenous Lewis acid-base interfaces for improving PCR activity and selectivity.
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