王心晨等JACS：TiN表面修饰Ru红外光催化转化CO2和H2O

纳米技术

2023-12-11

如何通过红外光激发光催化剂将CO₂和H₂O转化为烃类分子和氧气具有非常大的困难。

有鉴于此，福州大学王心晨、汪思波等通过NaBH₄/NaOH处理TiN的金属态表面，并且将Ru单原子与表面羟基结合，构筑具有红外光催化活性的HO-Ru/TiN光催化剂。

主要内容

（1）

通过ac-HAADF-STEM表征和XAS表征，验证说明Ru物种具有原子分散性。通过XAS表征和DFT理论计算模拟，验证TiN表面生成HO-RuN₅-Ti Lewis酸碱对的活性位点，这种活性位点能够与CO₂分子的C和O原子配位，从而能够对CO₂分子实现极化和催化活化。此外，TiN表面的Ru物种有助于光生电荷分离和转移。

（2）

在红外光照射时，HO-Ru/TiN催化剂表现优异的CO₂转化为CO性能，同时与H₂O氧化反应耦合生成O₂。当使用模拟的太阳光进行光催化，CO₂还原反应速率能够提高3倍。通过DRIFTS表征和DFT理论计算模拟，提出可能的光催化还原CO₂机理。

参考文献

Bo Su, Yuehua Kong, Sibo Wang*, Shouwei Zuo, Wei Lin, Yuanxing Fang, Yidong Hou, Guigang Zhang, Huabin Zhang, and Xinchen Wang*, Hydroxyl-Bonded Ru on Metallic TiN Surface Catalyzing CO₂ Reduction with H₂O by Infrared Light, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c08311

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c08311