Co/CdS中Co-S键促进载流子分离增强光还原CO2性能

摘要：

利用光催化技术将温室气体(CO2)转化为Cl化合物资源,是解决能源短缺和环境污染问题的有力手段.但光催化还原CO2过程中还存在催化效率低、稳定性差等难题,因此探索高效而稳定的催化剂以提高光催化还原CO2性能是目前紧要的任务.本研究采用化学还原法成功制备了高分散的Co/CdS催化剂,通过X射线能谱(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)分析发现,Co高度分散在CdS表面,并与CdS中S相互作用形成锚定Co2+的Co-S键,进一步通过荧光光谱(PL)、瞬态光电流(I-t)和电化学阻抗(EIS)等分析表明,CdS表面形成的Co-S键可作为电荷传输通道,促进CdS中光生载流子的分离和迁移,有效抑制CdS中光生电子-空穴的复合[J];通过第一性原理(DFT)计算发现,Co的引入还可提高CdS对CO2、CO的吸附能力,促进产物CH4的生成.在全光谱光照下,Co/CdS中CO、CH4的生成速率分别为3.23和1.86 μmol g-1 h-1,比CdS分别提升了2.5和7.5倍,经过5个循环测试,催化活性依然稳定.该工作为设计高效稳定的光还原CO2催化剂提供了思路.

关键词：光催化、CO2还原、高分散Co、CdS、Co-S键

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资助基金：国家自然科学基金-石油化工联合基金;四川省青年科技创新研究团队专项计划;成都市国际科技合作项目

在线出版日期：2020-05-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：522-532