摘要
Non-stoichiometric W_(18)O_(49)(WO)prepared by solvothermal method has excellent NIR absorption due to the localized surface plasmon resonance effect caused by oxygen vacancies.This has great potential in the field of using sunlight to convert carbon dioxide into organic fuels.In addition,through the amination of CdSe,the one-dimensional/two-dimensional step-scheme(S-scheme)WO/CdSe-diethylenetriamine(WO/CdSe-D)photocatalyst with electron transmission channels driven by visible light to NIR light is constructed by microwave solvothermal method.The LSPR of WO and the synergistic effect of coupling semiconductors to construct S-scheme heterojunctions can improve light utilization and achieve efficient charge carrier transfer efficiency.The optimized photocatalyst of 35%WO/CdSe-D has the best CO_(2) reduction performance compared to WO and CdSe-D,and the yield is 25.37μmol h^(–1) g^(–1).X-ray photoelectron spectroscopy was used to verify the charge transfer path of the S-scheme WO/CdSe-D heterojunction.This work provides a possibility for the application of non-stoichiometric oxides rich in oxygen vacancies in the field of photocatalytic CO_(2) reduction.
近年来,随着化石燃料消耗的急剧增加,排放到大气中的CO_(2)日益增多,其导致的温室效应和环境污染问题日益突出,因此如何实现CO_(2)高效转化利用成为当务之急.光催化CO_(2)还原(PCR)技术是解决温室效应的策略之一.目前,大部分光催化剂的研究集中在提高可见光范围内的光催化活性,如果开发出能够吸收和利用近红外(NIR)光的半导体光催化剂,将可大幅提高太阳光的利用率,从而提高PCR活性.非化学计量的W_(18)O_(49)(WO)由于氧空位引起的局部表面等离子体共振(LSPR)效应而具有较好的NIR吸收性.此外,氧空位引起的LSPR效应可以吸收低能光子,并产生高能"热电子"以促进载流子转移,可以改善光生电荷分离.通过胺化的CdSe-二乙烯三胺(CdSe-D)和WO耦合构建S型异质结光催化剂,可以提高光生载流子的分离效率.因此,该类结构在利用太阳光将CO_(2)转化为有机燃料的领域具有巨大的潜力.本文通过溶剂热法在CdSe-D上原位生长WO.采用X射线衍射(XRD)技术研究了不同比例的CdSe-D,WO和复合样品的物相,没有观察到杂质峰,表明没有其它杂质混入.扫描电子显微镜和透射电子显微镜表结果表明,CdSe-D上的WO是原位生长的,而不是简单的机械混合.采用XPS光谱分析了WO,CdSe-D和35%WO/CdSe-D中的Cd,Se,O和W元素,结果表明,电子是从CdSe-D移动到WO.根据UV-vis DRS结果,WO在450‒1800 nm有吸收峰,这可归因于WO是一种非化学计量的氧化钨,表面上有大量的氧空位,从而触发了由电子集体振荡引起的LSPR效应.CdSe-D和WO带隙分别为1.97和2.68 eV.由Mott-Schottky曲线对CdSe-D和WO的导带位置进行估计,可以得出CdSe-D和WO的导带位置.利用PL光谱、瞬态光电流响应和阻抗研究了光催化剂的界面电荷载流子转移和分离效率,表明构建S型异质结加快电子的传输进一步提高了电荷分离和转移效率.光催化CO_(2)还原测试可以发现,35%WO/CdSe-D的产率
基金
国家自然科学基金(51572103,51973078)
安徽省杰出青年基金(1808085J14)
安徽省教育厅重大项目(KJ2020ZD005)
安徽省教育厅重点项目(KJ2019A0595).
