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Cu^+-incorporated TiO_2 overlayer on Cu_2O nanowire photocathodes for enhanced photoelectrochemical conversion of CO_2 to methanol

引用

Journal of Energy Chemistry 2018年第1期27卷 264-270页

作者： kangha lee Seokwon lee Hyunjin Cho Sunil Jeong Whi Dong Kim Sooho lee Doh C.lee Department of Chemical and Biomolecular Engineering(BK21+program) KAIST Institute for the NanocenturyKorea Advanced Institute of Science and Technology(KAIST)

In this paper, we report photoelectrochemical（PEC） conversion of carbon dioxide（CO_2） using photocathodes based on Cu_2O nanowires（NWs） overcoated with Cu~＋-incorporated crystalline TiO_2（TiO_2–Cu~＋）shell. Cu_2O NW photocathodes show remanent photocurrent of 5.3% after 30 min of PEC reduction of CO_*** coating Cu_2O with TiO_2–Cu~＋ overlayer, the remanent photocurrent is 27.6%, which is an increase by5.2 fold. The charge transfer resistance of Cu_2O/TiO_2–Cu~＋ is 0.423 k/cm2, whereas Cu_2O photocathode shows resistivity of 0.781 k/cm2 under irradiation. Mott–Schottky analysis reveals that Cu~＋ species embedded in TiO_2 layer is responsible for enhanced adsorption of CO_2 on TiO_2 surface, as evidenced by the decrease of capacitance in the Helmholtz layer. On account of these electrochemical and electronic effects by the Cu~＋ species, the Faradaic efficiency（FE） of photocathodes reaches as high as 56.5% when TiO_2–Cu~＋ is added to Cu_2O, showing drastic increase from 23.6% by bare Cu_2O photocathodes.

关键词： Photoelectrochemical CO2 reductionMethanol generation Copper oxide Titanium dioxide Cu+ catalyst

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