ChemSusChem:原位构建COF-5/CoAl-LDH异质结用于可见光驱动CO2还原

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武汉理工大学刘曰利教授课题组在ChemSusChem期刊发文,提出了一种原位构建1D/2D COF-5/CoAl-LDH异质结的方法并应用于光催化CO2还原。该工作通过原位构建异质结,可协同耦合COF-5与CoAl-LDH材料的优势,实现良好的Vis响应、界面调控、电荷分离,为设计复合型光催化剂提供了一种新思路。

众所周知,COF-5胶体作为一种典型的硼酸酯类COFs材料, 具有比表面积大、永久孔隙率及光热稳定性优异等特点。然而,由于其电荷复合严重,以及较低可见光响应能力,单一的COF-5胶体材料难以有效进行光催化反应。而对于多组分催化剂特别是异质结构纳米材料,可以耦合多种组分的优势,往往能够有效地改善催化剂性质。二维层状双氢氧化物(LDHs)由于其金属离子的可交换性、阴离子可插层及其半导体特性,特别是其优异的可见光活性使其成为光催化CO2还原中光催化剂的重要选择对象。此外,LDH独特的二维结构及表面丰富的羟基使其成为原位生长一维COF-5胶体材料的理想基质,是改善COF-5胶体材料催化性质的理想组分。


武汉理工大学刘曰利教授团队基于上述问题,将COF-5胶体材料与CoAl-LDH复合,用于可见光驱动的CO2还原应用。光电化学分析表明,COF-5/CoAl-LDH异质结纳米复合材料具有紧密的1D/2D界面接触结构,其中CoAl-LDH的引入显著地增强了复合材料的可见光活性。此外,两者合适的能级结构有利于COF-5/CoAl-LDH II-2型异质结的形成,促进了COF-5胶体材料中光生电子—空穴的有效分离。所制备的复合催化剂表现出更高的比表面积及CO2吸附活化能力,同时具有十分优异的可见光催化活性和稳定性。这一工作首次实现了一维COF-5胶体材料与二维层状双氢氧化物的耦合,为调控COFs基光催化剂的催化性能提供了一种新的方法,也为光催化CO2还原反应中异质结催化剂的合理设计提供了新的思路。

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文信息

COF-5/CoAl-LDH Nanocomposite Heterojunction for Enhanced Visible-Light-Driven CO2 Reduction

Siyong Ou, Min Zhou, Prof. Wen Chen, Yuyao Zhang, Prof. Yueli Liu*

文章第一作者为欧思永,周敏


ChemSusChem

DOI: 10.1002/cssc.202200184


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