具有獨特各向異性和電子特性的先進二維材料已被廣泛應用于緩解能源和環(huán)境危機的新一代材料。二維結(jié)構(gòu)使催化劑具有較高的表面積和較短的擴散長度，可用于物質(zhì)/電荷轉(zhuǎn)移，從而構(gòu)成催化、能量存儲和其他相關(guān)應用的理想候選材料。
關(guān)于活性催化位點，最近的研究表明，2D材料的催化性能更多地來自痕量邊緣位點，而不是來自大面積的基底面。因此，利用二維材料的孔隙工程，在基板上制備含有納米孔的多孔二維催化劑已成為一個熱門方向。近日，福州大學于巖和莊贊勇等利用原位拓撲轉(zhuǎn)換策略，成功制備出單晶多孔2D Co/NiO-2納米材料，并且該材料具有優(yōu)異的光催化CO2還原性能。研究人員對Co/NiO-2在CO2轉(zhuǎn)化為合成氣過程中的催化性能進行了評估。在去離子水/乙腈混合物存在的情況下，CO2、[Ru(bpy)3]Cl2?6H2O和三乙醇胺(TEOA)分別作為碳源、光敏劑和電子供體。結(jié)果表明，Co/NiO-2上CO和H2的產(chǎn)率分別為32.46 mmol g?1 h?1和17.84 mmol g?1 h?1；Co/NiO-2在450 nm處表現(xiàn)出1.96%的表觀量子產(chǎn)率(AQY)，并且在CO/NiO-2催化劑上生成的合成氣的CO/H2比約為1.82，優(yōu)于大多數(shù)多相光催化劑。此外，Co/NiO-2在五次循環(huán)試驗中保持高的性能，并且反應后催化劑的形貌和組分基本保持不變。機理實驗表征和理論計算表明，當可見光激發(fā)Ru物種時，光生電子將轉(zhuǎn)移到Co/NiO-2上，并且CO/NiO-2上納米孔邊緣位點上的活性位點有助于CO2吸附和活化，而Co/NiO-2單晶性質(zhì)促進光生電荷轉(zhuǎn)移，導致多孔2D材料的有效CO2-CO轉(zhuǎn)化。此外，由于微量Co摻雜引起氫氧化物前驅(qū)體的晶格畸變，從而導致氫氧化物前驅(qū)體的脫水能急劇下降，因此可以實現(xiàn)由二維氫氧化物到多孔二維氧化物的拓撲轉(zhuǎn)變。Scalable Synthesis of Holey Deficient 2D Co/NiO Single-Crystal Na-Nomeshes via Topological Transformation for Efficient Photocatalytic CO2 Reduction. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202206873
