Zn Dopants Synergistic Oxygen Vacancy Boosts Ultrathin CoO Layer for CO2 Photoreduction

材料科学 光催化 选择性 图层(电子) 空位缺陷 兴奋剂 氧气 化学工程 光化学 掺杂剂 纳米技术 催化作用 结晶学 光电子学 化学 有机化学 工程类
作者
Kui Chen,Tongtong Jiang,Tianhu Liu,Jing Yu,Sheng Zhou,Asad Ali,Shuhui Wang,Yu Liu,Lixin Zhu,Xiaoliang Xu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:32 (15) 被引量:72
标识
DOI:10.1002/adfm.202109336
摘要

Abstract Photoreduction of CO 2 without photosensitizers and scavengers runs into the development bottleneck for lack of excellent photocatalysts and ambiguous reduction mechanism. Herein, an ultrathin CoO layer containing Zn‐dopants and O‐vacancies (V o ‐Zn‐CoO) is designed as an archetype to explore the influence mechanism of Zn on O‐vacancies in ultrathin nanolayer for CO 2 photoreduction. DFT calculations illustrate that Zn‐dopants not only reduce formation barriers of *COOH and *CO intermediates, but also form π‐back‐bonding with *CO stimulating CH 4 evolution. Finally, V o ‐Zn‐CoO layer significantly enhances CO 2 photoreduction efficiency and CH 4 selectivity with 26.8 µmol g −1 h −1 (63.8%) compared to 7.2 µmol g −1 h −1 (23.6%) for CoO layer with O‐vacancies. Moreover, the synergistic effect of Zn and O‐vacancies benefits the stability of O‐vacancies in photocatalysts, achieving durable photocatalytic performance of V o ‐Zn‐CoO layer. This work manifests that the strategy of metal atoms synergistic O‐vacancies is effective to optimize CO 2 photocatalytic efficiency, selectivity, and stability of photocatalyst with O‐vacancies.
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