Synergizing Surface Frustrated Lewis Pairs with Ru Nanoheaters for Sacrificial-Agent-Free Photocatalytic CO 2 Reduction

光催化 纳米棒 吸附 催化作用 氧化还原 化学计量学 光化学 化学 路易斯酸 材料科学 氧气 纳米颗粒 化学工程 沮丧的刘易斯对 纳米技术 极化(电化学) 电子供体 动力学 多相催化 表面改性 电子转移 反应性(心理学) 产量(工程) 工作职能 反应中间体
作者
Y S Chen,Wenlong Wang,R K Li,H.-K. Yuan,Hao Ren,J W Zhang,J W Zhang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acscatal.6c01739
摘要

Photocatalytic CO2 reduction using H2O as the sole electron and proton source represents the ultimate challenge in artificial photosynthesis, yet it is severely hindered by the sluggish kinetics of CO2 adsorption and activation processes. Herein, we report a rationally designed photocatalyst comprising Ru-decorated In2O3 nanorods enriched with surface hydroxyl groups and oxygen vacancies (In2O3−x(OH)y), which drives the conversion of CO2 and H2O into CO and CH4 without sacrificial agents. Atomic-level structural design creates surface frustrated Lewis pairs (FLPs) through the synergy between coordinately unsaturated In sites (Lewis acids) and adjacent In−OH groups (Lewis bases). These FLP sites drastically enhance CO2 adsorption and facilitate its polarization and activation. Meanwhile, Ru nanoparticles not only facilitate electron extraction from the In2O3−x(OH)y nanorods but also function as “nanoheaters” that rapidly raise the local temperature to accelerate water vaporization. The synergistic cooperation between FLPs and Ru cocatalysts fosters balanced and efficient redox kinetics. Consequently, the optimized photocatalyst achieves markedly enhanced CO and CH4 production rates that are 40 and 31 times higher than those of pristine In2O3, respectively, while achieving stoichiometric O2 evolution. This work underscores the pivotal role of surface FLPs and provides a fundamental principle for constructing efficient sacrificial-agent-free photocatalytic systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
青鱼同学发布了新的文献求助10
刚刚
酷炫念寒发布了新的文献求助10
1秒前
Jasper应助HX采纳,获得10
2秒前
罗子昂发布了新的文献求助10
2秒前
小趴菜发布了新的文献求助10
2秒前
BaiXiaoYu发布了新的文献求助10
2秒前
wanglu完成签到,获得积分10
2秒前
小马甲应助摆子采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
小马甲应助Ttttsyu采纳,获得10
4秒前
科研通AI6.2应助蓝天采纳,获得100
4秒前
4秒前
橙色的橘子完成签到,获得积分10
5秒前
小马甲应助XYZ采纳,获得10
5秒前
小乐乐809完成签到 ,获得积分10
7秒前
绊宸发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
Samuel应助也很美味采纳,获得20
8秒前
MozzieMiao应助曾经千秋采纳,获得10
10秒前
传奇3应助EXPHC采纳,获得10
11秒前
12秒前
璐璐完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
14秒前
科研通AI6.3应助北柒陌人采纳,获得10
17秒前
orixero应助开心木木采纳,获得30
17秒前
小趴菜完成签到,获得积分10
18秒前
18秒前
XYZ发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
李健的小迷弟应助Joie采纳,获得10
20秒前
打打应助李En采纳,获得10
21秒前
lizishu应助乖乖隆地洞采纳,获得10
21秒前
u2发布了新的文献求助10
24秒前
Ava应助雪白鸿涛采纳,获得10
25秒前
26秒前
26秒前
26秒前
27秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
48V Low-voltage Power Distribution Network (PDN) Architecture Industry Report, 2024 800
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
适配Micro-LED色转换的高兼容性量子点负性光刻胶制备与工艺研究 500
Direct and Iterative Linear System Solvers 500
Vander's Renal Physiology第10版 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7308918
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8926225
关于积分的说明 18917636
捐赠科研通 6971274
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3212899
关于科研通互助平台的介绍 2381364
邀请新用户注册赠送积分活动 2190654