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CO2 还原催化下纳米晶介孔 TiO2 和 TiO2/铁卟啉敏化膜中的电致和光致界面电荷转移

ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2023-03-07 , DOI: 10.1021/acsami.2c22458
Beatriu Domingo-Tafalla 1, 2 , Tamal Chatterjee 1 , Federico Franco 1 , Javier Perez Hernandez 1 , Eugenia Martinez-Ferrero 1 , Pablo Ballester 1, 3 , Emilio Palomares 1, 3
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电化学和光化学CO 2还原(CO 2 R) 是现代可持续研究的精髓。我们报告了在CO 2 R条件下纳米晶介孔TiO 2薄膜和两个TiO 2 /铁卟啉杂化薄膜(分别为消旋芳基和β-吡咯取代的卟啉)中发生的电致和光致界面电荷转移的研究。我们使用瞬态吸收光谱 (TAS) 证明,在 355 nm 激光激发和施加偏压(0 至 -0.8 V vs Ag/AgCl)下, TiO 2薄膜表现出瞬态吸收减少(在 -0.5 V当实验在惰性 N 2变为 CO 2气氛下进行时,光生电子的寿命减少了 35%(在 -0.5 V 时减少了 50%)。 TiO 2 /铁卟啉薄膜表现出更快的电荷复合动力学,其瞬态信号衰减速度比TiO 2薄膜快100倍。 TiO 2TiO 2 /铁卟啉薄膜的电、光和光电化学CO 2 R性能在-0.5至-1.8V vs Ag/AgCl的偏置范围内进行评估。裸露的TiO 2膜产生CO和CH 4以及H 2 ,具体取决于所施加的偏压。 相比之下, TiO 2 /铁卟啉薄膜在相同条件下仅形成CO(100%选择性)。在CO 2 R期间,在光照射条件下获得了过电势值的增益。这一发现表明光生电子从薄膜直接转移到吸收的CO 2分子,并且观察到TAS信号的衰减减少。在TiO 2 /铁卟啉薄膜中,我们确定了氧化铁卟啉与TiO 2导带电子之间的界面电荷复合过程。这些竞争过程被认为是薄膜与吸附的CO 2分子之间直接电荷转移减少的原因,解释了混合薄膜对于CO 2 R的中等性能。




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更新日期:2023-03-07
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