S-scheme heterojunction with ultrafast interfacial electron transfer for artificial photosynthesis  

S型异质结界面超快电子转移促进人工光合成

作　　者：Sihang Mao Rongan He Shaoqing Song 毛思航;赫荣安;宋少青(宁波工程学院新能源学院,浙江宁波315336;长沙学院环境光催化应用技术湖南省重点实验室,湖南长沙410022)

机构地区：[1]School of New Energy,Ningbo University of Technology,Ningbo 315336,Zhejiang,China

出　　处：《Chinese Journal of Catalysis》2024年第9期1-3,共3页催化学报（英文）

基　　金：国家自然科学基金(52073034,22372084);浙江省重点项目(2023C3016);宁波工程学院研究基金(2023KQ066).

摘　　要：The rapid development of the global economy has led to the over-exploitation and burning of fossil fuels,causing a severe energy crisis and continuous CO_(2) emissions.Although solar energy is a clean and renewable resource,it faces significant diurnal and seasonal variations and is difficult to store[1-4].Converting solar energy into storable chemical energy through photocatalysis is an effective way to address both energy scarcity and environmental issues.Photocatalytic CO_(2) reduction,with the development of high-efficiency photocatalysts as the key,offers a clean and environmentally friendly method to convert CO_(2) into valuable hydrocarbon fuels,providing a viable solution to the global energy crisis and climate change[5,6].全球经济的快速发展导致了化石燃料的过度开采和燃烧,不仅造成了严重的能源危机,也导致了持续的CO_(2)排放.虽然太阳能是一种清洁的可再生能源,但它面临着昼夜、季节变化大,且难以存储等挑战.利用光催化技术将太阳能转化为可存储的化学能是解决能源短缺和环境问题的有效途径.光催化CO_(2)还原技术,以开发高效光催化剂为核心,为将CO_(2)转化为具有高附加值的碳氢燃料提供了一种清洁环保的方法,同时为解决全球能源危机和气候变化问题提供了可行的解决方案.传统的光催化剂,如:单组分光催化剂和传统Ⅱ型异质结光催化剂,存在光生载流子复合速度快、还原氧化能力削弱等问题,严重影响了光催化性能.选择还原型半导体和氧化型半导体耦合构建S型异质结复合光催化剂已被证明可以有效实现具有强氧化还原能力的光生载流子的高效分离、促进光催化反应并增强光催化性能.然而,传统S型异质结复合材料通过两步或多步策略制备得到,两相间有限的接触面积阻碍了光生载流子的有效界面传输,降低了光催化效率.为解决该关键问题,中国地质大学(武汉)余家国教授和徐飞燕副教授等最近采用了一步静电纺丝技术将还原型Nb_(2)O_(5)和氧化型In_(2)O_(3)进行耦合,设计了一种In_(2)O_(3)/Nb_(2)O_(5)S型异质结复合光催化剂.通过将两相的前驱体溶液混合在同一静电纺丝溶液中,在高温煅烧过程中同时生成In_(2)O_(3)和Nb_(2)O_(5).In_(2)O_(3)/Nb_(2)O_(5)异质结的高分辨透射电镜图像及部分区域放大的元素面分布图像显示出清晰的两相界面及元素非重叠分布,证实了复合纳米纤维中In_(2)O_(3)和Nb_(2)O_(5)纳米颗粒间最大程度地紧密接触,有助于促进In_(2)O_(3)和Nb_(2)O_(5)间无障碍的超快界面电荷转移.飞秒瞬态吸收光谱结果表明,在10 ps内,In_(2)O_(3)导带上的光生电子转移到Nb_(2)O_(5)价带

关 键 词：CONVERT STORE SCHEME 

分 类 号：O644.1[理学—物理化学]