仿生异质结全太阳光谱催化CO_(2)还原特性研究

作     者：王子琪 杨仲卿 方瑞明 何江 闫云飞 冉景煜 WANG Ziqi;YANG Zhongqing;Fang Ruiming;HE Jiang;YAN Yunfei;RAN Jingyu

作者机构：低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆大学重庆400044 重庆大学能源与动力工程学院重庆400044 

出 版 物：《工程热物理学报》 (Journal of Engineering Thermophysics)

年 卷 期：2023年第44卷第11期

页      面：2924-2933页

核心收录：

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.52276099,No.51876014) 重庆市研究生科研创新项目(No.CYB23034) 

主　　题：光热催化 仿生异质结 光热效应 载流子传输 全太阳光谱梯级利用 

摘      要：为了突破光热催化CO_(2)还原中太阳能吸收、光热转化以及载流子传输受限的瓶颈,本文受蝴蝶翅膀的启发,将原子薄纳米片Bi_(2)MoO_(6)垂直生长在柚子皮衍生碳(CPP)表面形成具有波导效应的脊阵列,利用多重散射强化太阳光吸收,实现光催化与光捕获中心的有机集成;受植物对光选择性吸收的启发,利用分形结构诱导太阳光的多级吸收,实现全太阳光谱的梯级利用。通过UV-Vis DRS、XPS、瞬态光电流以及DFT研究表明,CPP@Bi_(2)MoO_(6)的脊阵列和分形结构导致禁带宽度降低至2.43 eV并且催化表面温度迅速升高至117.2℃,M-O-C电子桥实现电子跨界面传输并形成“电子-热能-CO_(2)富集中心,光热效应导致富集在CPP表面的电子向CO_(2)吸附位点迁移,使得CO_(2)被大量电子活化并沿CO_(2)→CO_(2)^(*)→CO_(2)^(-)→COOH^(*)→CO^(*)→CO的反应机理转化。