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    福州大學(xué)，最新PNAS！
    來源： 時間：2024-05-27 09:44:00 瀏覽：920次

    第一作者：Sikang Xue

    通訊作者：王心晨教授、Can Yang

    通訊單位：福州大學(xué)

    DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2319751121.



    研究背景



    目前，將二氧化碳（CO2）轉(zhuǎn)化為高附加值燃料的光驅(qū)動技術(shù)越來越受歡迎。CO2分子吸附表面點缺陷的空間構(gòu)型可分為三種可能的配位態(tài)：M-C、M-O和M-C-O-M（M代表催化劑表面不飽和原子）。雖然缺陷工作為光還原CO2研究提供了見解，但很少有研究關(guān)注平面缺陷終止產(chǎn)生的暴露配位結(jié)構(gòu)如何影響分子吸附和反應(yīng)途徑。當(dāng)晶格中同時存在多種缺陷類型時，很難在原子水平上精確地構(gòu)建缺陷結(jié)構(gòu)并確定催化劑上的實際表面活性位點，因此極大地限制了對缺陷獨特的電子結(jié)構(gòu)驅(qū)動CO2吸附和轉(zhuǎn)化的分子動力學(xué)機理的基本理解。缺陷工程（defect engineering）已廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體中，通過改變表面結(jié)構(gòu)來改善光催化性能?；诖?，福州大學(xué)王心晨教授團隊報道了通過大量引入表面有序缺陷，將無活性的三氧化鎢（WO3）納米片轉(zhuǎn)化為高效的CO2制CH4光催化劑（WO3-x）。



    文章要點



    1、通過像差校正電子顯微鏡的表征，在非化學(xué)計量WO3-x樣品中周期性{013}層錯的表面有序終止在原子水平上得到了解決。結(jié)果表明，{002}表面有序線缺陷是固定CO2的活性位點，將無活性的WO3樣品轉(zhuǎn)化為高效的催化劑（CH4: O2=8.2: 16.7 μmol h-1），選擇性約95%。

    2、此外，準(zhǔn)原位XPS光譜表征表明，在表面有序線缺陷上捕獲CO2分子是催化過程中的關(guān)鍵步驟。通過引入W-間隙缺陷調(diào)整表面電子結(jié)構(gòu)后，主要產(chǎn)物由CH4轉(zhuǎn)變?yōu)镃O。本研究為缺陷如何影響CO2光還原的催化活性和選擇性提供了原子水平上詳細和直接的答案，為光催化劑的表面原子設(shè)計提供了一個原型，以產(chǎn)生高附加值的反應(yīng)物。



    圖文展示



    圖1. WO3-x光催化劑的表征及其光還原CO2性能

    圖2.原子水平表面有序線缺陷的可視化

    圖3. WO3-x光催化劑物理化學(xué)性質(zhì)的表征

    圖4.在模擬反應(yīng)條件下的準(zhǔn)原位光譜研究

    圖5.吉布斯自由能計算

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    12條評論
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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具?，F(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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