Dual-Mechanism Regulation in Photocatalytic CO2 Reduction through Er Single-Atom Engineering: Enhancing Charge Dynamics and Molecular Activation

光催化 催化作用 还原(数学) 机制(生物学) 化学 对偶(语法数字) 分子动力学 Atom(片上系统) 电荷(物理) 光化学 材料科学 化学物理 纳米技术 计算化学 物理 计算机科学 有机化学 艺术 几何学 数学 文学类 量子力学 嵌入式系统
作者
Jinge Hao,Yongjin Li,Li Z,Zhaoyi Yin,Liang Xu,Yichao Wang,Shujun Gao,Yadong Liu,Jianbei Qiu,Zhengwen Yang,Zhiguo Song
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:: 15172-15182
标识
DOI:10.1021/acscatal.5c03633
摘要

Photocatalytic CO2 reduction represents a promising strategy for solar-to-fuel conversion; however, challenges remain in optimizing active sites and charge carrier dynamics. In this work, we successfully constructed a rare-earth-based atomic engineering strategy to form erbium (Er) single atoms anchored on oxygen-deficient BiVO4 through hydrothermal synthesis and controlled calcination. The unique 4f electronic configuration and high coordination flexibility of the rare earth atoms optimized the band structure of the catalyst, facilitating the efficient separation and transfer of photogenerated charge carriers. Simultaneously, the atomically dispersed active sites activated the CO2 molecules via strong orbital hybridization, lowering the energy barrier for *COOH intermediate formation and enhancing CO selectivity. Density functional theory calculations and in situ characterization analysis indicated that the Er single atoms modulated local charge distribution, accelerating electron transfer to the adsorbed CO2 while stabilizing key intermediates. The optimized catalyst achieved a CO yield rate of 496.23 μmol·g–1·h–1 with 99% selectivity, representing an 11.2-fold enhancement over pristine BiVO4. This study elucidated the critical role of rare-earth single-atom sites in directing charge kinetics and molecular activation pathways, offering atomic-level insights for designing high-performance photocatalytic systems for carbon neutrality applications.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
飞龙在天完成签到,获得积分0
2秒前
取法乎上完成签到 ,获得积分10
9秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
ztayx完成签到 ,获得积分10
12秒前
甜甜以云完成签到,获得积分10
12秒前
kaier完成签到 ,获得积分0
13秒前
QAQSS完成签到 ,获得积分10
13秒前
TZMY完成签到,获得积分10
13秒前
sun完成签到,获得积分10
16秒前
啊哈啊哈额完成签到,获得积分10
17秒前
alixy完成签到,获得积分10
19秒前
大口吃面的女医生完成签到 ,获得积分10
20秒前
kyle完成签到 ,获得积分10
23秒前
imica完成签到 ,获得积分10
25秒前
苏州小北完成签到,获得积分10
28秒前
kouke80发布了新的文献求助10
30秒前
Johnlian完成签到 ,获得积分10
31秒前
欧阳慧玲完成签到 ,获得积分20
32秒前
小洪俊熙完成签到,获得积分10
35秒前
阿鑫完成签到 ,获得积分10
38秒前
微笑的巧蕊完成签到 ,获得积分10
39秒前
山君完成签到 ,获得积分20
39秒前
追光少年完成签到,获得积分10
42秒前
xelloss完成签到,获得积分10
42秒前
一玮完成签到 ,获得积分10
42秒前
彩色亿先完成签到 ,获得积分10
43秒前
滴滴完成签到 ,获得积分10
45秒前
小龙发布了新的文献求助10
48秒前
老迟到的烟酒升完成签到,获得积分10
49秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
50秒前
rsdggsrser完成签到 ,获得积分10
51秒前
dajiejie完成签到 ,获得积分10
52秒前
张西西完成签到 ,获得积分10
53秒前
Lucycomplex完成签到,获得积分10
55秒前
hml123完成签到,获得积分10
55秒前
Yy完成签到 ,获得积分10
1分钟前
量子星尘发布了新的文献求助10
1分钟前
cheng完成签到,获得积分10
1分钟前
小龙完成签到,获得积分10
1分钟前
正直的雨双完成签到,获得积分10
1分钟前
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
An overview of orchard cover crop management 1000
二维材料在应力作用下的力学行为和层间耦合特性研究 600
苯丙氨酸解氨酶的祖先序列重建及其催化性能 500
Schifanoia : notizie dell'istituto di studi rinascimentali di Ferrara : 66/67, 1/2, 2024 470
Laboratory Animal Technician TRAINING MANUAL WORKBOOK 2012 edtion 400
Efficacy and safety of ciprofol versus propofol in hysteroscopy: a systematic review and meta-analysis 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4834731
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4138474
关于积分的说明 12808505
捐赠科研通 3882371
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2135109
邀请新用户注册赠送积分活动 1155173
关于科研通互助平台的介绍 1054557