A synergetic cocatalyst for conversion of carbon dioxide, sunlight, and water into methanol

光催化 甲醇 材料科学 二氧化碳电化学还原 催化作用 制氢 化学工程 碳纤维 电子转移 化学 光化学 纳米技术 一氧化碳 有机化学 复合材料 复合数 工程类
作者
Zhengwei Ye,Ke Yang,Bingxing Zhang,Ishtiaque Ahmed Navid,Yifan Shen,Yixin Xiao,Alexandre Pofelski,Gianluigi A. Botton,Tao Ma,Shubham Mondal,Theodore B. Norris,Víctor S. Batista,Zetian Mi
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (35): e2408183121-e2408183121 被引量:12
标识
DOI:10.1073/pnas.2408183121
摘要

The conversion of CO 2 into liquid fuels, using only sunlight and water, offers a promising path to carbon neutrality. An outstanding challenge is to achieve high efficiency and product selectivity. Here, we introduce a wireless photocatalytic architecture for conversion of CO 2 and water into methanol and oxygen. The catalytic material consists of semiconducting nanowires decorated with core–shell nanoparticles, with a copper-rhodium core and a chromium oxide shell. The Rh/CrOOH interface provides a unidirectional channel for proton reduction, enabling hydrogen spillover at the core–shell interface. The vectorial transfer of protons, electrons, and hydrogen atoms allows for switching the mechanism of CO 2 reduction from a proton-coupled electron transfer pathway in aqueous solution to hydrogenation of CO 2 with a solar-to-methanol efficiency of 0.22%. The reported findings demonstrate a highly efficient, stable, and scalable wireless system for synthesis of methanol from CO 2 that could provide a viable path toward carbon neutrality and environmental sustainability.
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