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光催化二氧化碳(CO₂)轉化為CH₃OH、CH₄和其他可用的有機化合物對于綠色和可持續能源的發展具有深遠的意義。然而，由于CO₂的熱力學穩定性，CO₂RR往往難以進行，導致光還原過程中反應動力學異常緩慢。除此之外，CO₂的轉化會與析氫副反應競爭，這顯著降低了CO₂RR產物的選擇性。因此，需要設計和開發高選擇性，穩定和有效的催化劑來促進光催化CO₂RR，并調整反應途徑以形成CH₃OH和CH₄以及CO。

基于前人的研究，設計具有雙層空心結構的半導體納米材料是提高光利用率、調控電子結構和化學鍵的空間相互作用、加速界面接觸、提供更多催化反應位點、促進載流子有效分離和轉移的最有效策略之一。

基于此，中山大學羅惠霞和嚴凱等報道了一種新型的S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂雙殼層納米盒光催化劑結構，即通過將2H-MoTe₂包覆在S_v-In₂S₃單殼納米盒上，形成富含S空位的Mo-S鍵連接結構，提高了光催化CO₂還原反應(CO₂RR)的量子效率。

實驗結果表明，S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂在光照下CO₂轉化為CH₄的選擇性為79.6%，在380 nm處的光催化CO₂RR內量子效率(IQE_cr)和表觀量子效率(AQE)分別為94.01%和65.29%；并且其經過6個反應循環后，CH₄、CO和H₂的產率沒有顯著降低，反應后材料的形貌和晶體結構也沒有發生明顯變化。

原位表征和密度泛函理論(DFT)計算表明，S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂的強界面電場可以降低*OCHO和*CHO的吸附能壘，顯著提高決速步在Mo-S橋鍵表面的反應速率；同時，S空位可以促進CO₂的活化，降低形成*OCHO的能壘，并促進電荷向*OCHO的轉移，從而促進CO₂RR形成CO。

此外，電荷差導致Mo在界面處形成極化位點，從而抑制相鄰中間體的靜電排斥，促進CO和CH₄的生成。綜上，該項究揭示了S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂中的界面電場可以通過調控Mo的d帶中心和中間體的吸附，顯著促進了CO₂RR的生成，為未來合理制備和構筑CO₂RR及其他相關反應的催化劑提供了指導。

Understanding bridging sites and accelerating quantum efficiency for photocatalytic CO₂ reduction. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01221-3

原創文章，作者：Gloria，如若轉載，請注明來源華算科技，注明出處：http://www.zzhhcy.com/index.php/2023/11/16/60f19eb4a7/

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