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A biomimetic all-inorganic photocatalyst for the artificial photosynthesis of hydrogen peroxide
Catalysis Science & Technology ( IF 4.4 ) Pub Date : 2022-08-22 , DOI: 10.1039/d2cy01089e Miwako Teranishi 1 , Shin-ichi Naya 1 , Yaozong Yan 2 , Tetsuro Soejima 2 , Hisayoshi Kobayashi 3 , Hiroaki Tada 2
Catalysis Science & Technology ( IF 4.4 ) Pub Date : 2022-08-22 , DOI: 10.1039/d2cy01089e Miwako Teranishi 1 , Shin-ichi Naya 1 , Yaozong Yan 2 , Tetsuro Soejima 2 , Hisayoshi Kobayashi 3 , Hiroaki Tada 2
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The artificial photosynthesis of H2O2 from water and O2 presents a sustainable route for its production. Remarkable progress in the rate of reaction has recently been achieved mainly by using semiconducting organic polymer photocatalysts. In view of the use under harsh oxidative conditions, the development of robust inorganic photocatalysts is highly desired. Here we present a photocatalyst with the unit consisting of a single Au particle and an interconnected cluster of SnO2 nanocrystals with the surface modified with SbCl3 (Au@SnO2–Sb(III)). Under visible-light irradiation (λex = 420 nm), Au@SnO2–Sb(III) stably produces H2O2 with a rate of 6.1 mM g−1 h−1 and an external quantum yield of 1.1%. This striking photocatalytic activity of Au@SnO2–Sb(III) originates from the action of SnO2–Sb(III) as a “light antenna” and “electron transporter”, the electrocatalytic activity of Au NPs for the two electron-oxygen reduction reaction, the visible-light induced activity of SnO2–Sb(III) for the oxygen evolution reaction, the weak adsorptivity for H2O2, and the robustness.
中文翻译：
一种用于过氧化氢人工光合作用的仿生全无机光催化剂
水和O 2人工光合作用H 2 O 2为其生产提供了一条可持续的途径。最近主要通过使用半导体有机聚合物光催化剂在反应速率方面取得了显着进展。鉴于在苛刻的氧化条件下使用，非常需要开发坚固的无机光催化剂。在这里，我们展示了一种光催化剂，其单元由单个 Au 颗粒和相互连接的 SnO 2纳米晶体簇组成，表面用 SbCl 3改性（Au@SnO 2 -Sb（III））。在可见光照射下（λ ex = 420 nm），Au@SnO 2–Sb( III )稳定地产生H 2 O 2，速率为6.1 mM g -1 h -1，外量子产率为1.1%。Au@SnO 2 -Sb( III )的这种惊人的光催化活性源于SnO 2 -Sb( III )作为“光天线”和“电子传输体”的作用，即Au NPs对两个电子-氧的电催化活性还原反应、可见光诱导的 SnO 2 -Sb( III ) 对析氧反应的活性、对 H 2 O 2的弱吸附性和稳定性。
更新日期：2022-08-22
中文翻译：
一种用于过氧化氢人工光合作用的仿生全无机光催化剂
水和O 2人工光合作用H 2 O 2为其生产提供了一条可持续的途径。最近主要通过使用半导体有机聚合物光催化剂在反应速率方面取得了显着进展。鉴于在苛刻的氧化条件下使用，非常需要开发坚固的无机光催化剂。在这里，我们展示了一种光催化剂，其单元由单个 Au 颗粒和相互连接的 SnO 2纳米晶体簇组成，表面用 SbCl 3改性（Au@SnO 2 -Sb（III））。在可见光照射下（λ ex = 420 nm），Au@SnO 2–Sb( III )稳定地产生H 2 O 2，速率为6.1 mM g -1 h -1，外量子产率为1.1%。Au@SnO 2 -Sb( III )的这种惊人的光催化活性源于SnO 2 -Sb( III )作为“光天线”和“电子传输体”的作用，即Au NPs对两个电子-氧的电催化活性还原反应、可见光诱导的 SnO 2 -Sb( III ) 对析氧反应的活性、对 H 2 O 2的弱吸附性和稳定性。
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