An integrated photocatalytic redox architecture for simultaneous overall conversion of CO2 and H2O toward CH4 and H2O2

光催化 氧化还原 建筑 材料科学 化学 纳米技术 化学工程 光化学 无机化学 催化作用 工程类 有机化学 艺术 视觉艺术
作者
Muhammad Salman Nasir,Bowen Sheng,Ying Zhao,Haotian Ye,Jun Song,Jinglin Li,Ping Wang,Tao Wang,Xinqiang Wang,Zhen Huang,Baowen Zhou
出处
期刊:Science Bulletin [Elsevier BV]
卷期号:70 (3): 373-382 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.scib.2024.11.021
摘要

Solar-driven overall conversion of CO2 and H2O into fuels and chemicals shows an ultimate strategy for carbon neutrality yet remains a huge challenge. Herein, an integrated photocatalytic redox architecture of Zn NPs/GaN Nanowires (NWs)/Si is explored for light-driven overall conversion of CO2 and H2O into CH4 and H2O2 simultaneously without any external sacrificial agents and additives. The as-designed architecture affords a benchmark CH4 activity of 189 mmol gcat-1 h-1 with a high selectivity of 93.6%, in the synchronized formation of H2O2 at a considerable rate of 25 m g-1 h-1. Moreover, a considerable turnover number of 27,280 mol CH4 per mol Zn was achieved over a long-term operation of 80 h. By operando spectroscopic characterizations, isotope experiments, and density functional theory calculations, it is unraveled that Zn sites are synergetic with GaN to drive CO2-to-CH4 conversion with a lowered energy barrier of 0.27 eV while inhibiting hydrogen evolution reaction with a relatively high energy barrier of 0.93 eV. Notably, owing to the unique surface properties of GaN, water is split into *OH and *H, followed by the formation of H2O2 because of the alleviated adsorption strength of *OH by Zn NPs. Together, the hierarchical architecture enables the achievement of high activity and high selectivity of CH4 from CO2 reduction in distilled water along with the generation of H2O2. This work provides an integrated photocatalytic redox architecture for the synchronized production of CH4 and H2O2 with the only inputs of CO2, distilled water, and light.
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
孙靖博发布了新的文献求助10
刚刚
方方完成签到,获得积分10
刚刚
Jonathan完成签到,获得积分10
刚刚
SHI完成签到,获得积分10
1秒前
fan完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
小小吴完成签到,获得积分10
1秒前
吕yj完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
暴力熊猫完成签到,获得积分10
3秒前
小杜完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
鬼王神完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
haha完成签到,获得积分10
4秒前
It完成签到 ,获得积分10
4秒前
nuantong1shy完成签到,获得积分10
4秒前
WM完成签到,获得积分10
4秒前
万金油完成签到,获得积分10
5秒前
傲娇时光完成签到,获得积分10
5秒前
九月完成签到,获得积分10
7秒前
鳗鱼傲柏完成签到,获得积分10
7秒前
hyman1218完成签到 ,获得积分10
7秒前
weiCli完成签到,获得积分20
7秒前
7秒前
鱼山发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
勤奋靖易完成签到,获得积分10
8秒前
chenxiang发布了新的文献求助10
9秒前
魔山西红柿完成签到,获得积分10
9秒前
一只滦完成签到,获得积分10
9秒前
谨慎的花生完成签到,获得积分10
9秒前
李狗蛋完成签到,获得积分10
10秒前
聪慧不可完成签到,获得积分10
10秒前
侯妍冰完成签到,获得积分10
12秒前
小梦完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
sdd211完成签到,获得积分10
12秒前
JamesPei应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 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 7253008
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8875175
关于积分的说明 18735271
捐赠科研通 6933598
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3199840
关于科研通互助平台的介绍 2374606
邀请新用户注册赠送积分活动 2174506