开发高效光催化剂以促进CO2光还原制太阳能燃料具有重要意义。

近日，武汉理工大学余家国教授，澳大利亚昆士兰科技大学Jingsan Xu，华中农业大学汪圣尧副教授报道了一种独特的由TiO₂纳米纤维和CsPbBr₃ QDs静电自组装而成的TiO₂/CsPbBr₃ S-异质结，并用于促进光催化CO₂还原。

文章要点

1）TiO₂纳米纤维在溶液中分散时不会聚集，从而保留了暴露在表面的光催化活性位点。同时，随机堆积的TiO₂纳米纤维很容易形成松散的网络，便于反应物和产物的吸附-解吸和传输。更重要的是，TiO₂纳米纤维由细小的纳米晶组成，具有粒间空隙和粗糙的表面，这使得TiO₂纳米纤维成为锚定CsPbBr₃ QDs的理想基体。

2）实验研究和密度泛函理论(DFT)计算证实了在独特的TiO₂/CsPbBr₃异质结中存在内电场（IEF），可以更有效地分离光生载流子。

3）研究人员探究了光照射下TiO₂/CsPbBr₃界面上S-方案电荷转移路径的形成。得到的TiO₂/CsPbBr₃异质结在紫外可见光照射下具有优异的CO₂还原制太阳能燃料的活性。即CO₂还原速率（9.02 mol g^-1 h^-1）高于未混杂的TiO₂纳米纤维（4.68 mol g^-1 h^-1）。此外， ¹³CO₂同位素示踪结果证实还原产物来源于CO₂源。

本研究工作为S-方案电子转移驱动下可高效CO₂光还原的TiO₂基光催化剂提供了一种新观点。

Xu, F., Meng, K., Cheng, B. et al. Unique S-scheme heterojunctions in self-assembled TiO₂/CsPbBr₃ hybrids for CO₂ photoreduction. Nat Commun 11, 4613 (2020)

DOI：10.1038/s41467-020-18350-7

https://doi.org/10.1038/s41467-020-18350-7