CO2光催化還原(CO2PR)為生產(chǎn)清潔的太陽(yáng)能燃料提供了一個(gè)可持續(xù)的、碳中性的策略。在目標(biāo)CO2PR產(chǎn)品中，合成氣是工業(yè)過(guò)程(Fisher-Tropsh反應(yīng)、甲醇合成、合成氣發(fā)酵等)的重要的原料，并且CO/H2的比值決定了下游化學(xué)物質(zhì)的選擇性。因此，確定光催化劑可調(diào)活性的關(guān)鍵描述符對(duì)于光催化生產(chǎn)合成氣至關(guān)重要。
近日，南洋理工大學(xué)樓雄文和浙江師范大學(xué)胡勇等制備了一種新型的Cu2S@ROH-NiCo2O3雙層納米盒(DSNBs)，實(shí)現(xiàn)了從CO2PR到CO和H2的高效和穩(wěn)定轉(zhuǎn)化。ROH-NiCo2O3和Cu2S之間的p-n異質(zhì)結(jié)的構(gòu)建在提高光吸收、促進(jìn)快速空間電荷分離和傳遞積累的電子來(lái)激活CO2方面起著重要作用。特別是，在LDHs退火的幫助下，ROH-NiCo2O3中的羥基化程度可以作為CO2PR活性和選擇性的描述符；鄰近具有Co位點(diǎn)的羥基促進(jìn)了CO2吸附，但抑制了水和氫原子吸附，使CO2PR優(yōu)于光催化析氫反應(yīng)。此外，其還選擇性地降低了*CO2到*COOH轉(zhuǎn)化的吉布斯自由能勢(shì)，阻礙了中間體的深度氫化(*CO到*CHO)，導(dǎo)致普遍的CO2向CO轉(zhuǎn)化。ROH-NiCo2O3表面羥基的含量可以調(diào)節(jié)CO2PR的活性和選擇性，使合成氣的生產(chǎn)可廣泛調(diào)整用于工業(yè)應(yīng)用，并且實(shí)驗(yàn)和理論研究闡明了鍵羥基如何通過(guò)“一石兩鳥(niǎo)”策略調(diào)節(jié)合成氣比例。總的來(lái)說(shuō)，這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)控制策略既不需要有毒的試劑，也不需要復(fù)雜的程序，從而使其在其他氧化物中具有潛在的適用性。另外，該工作所提到的催化劑模型可能會(huì)推動(dòng)更先進(jìn)的系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，如與MOFs和電活性微生物的集成。Steering Catalytic Activity and Selectivity of CO2 Photoreduction to Syngas with Hydroxy-Rich Cu2S@ROH-NiCo2O3 Double-Shelled Nanoboxes. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202205839
