一维/二维WO3纳米结构耦合纳米颗粒CuO助催化剂以增强太阳能驱动的CO2光还原：晶面影响

摘要： 将二氧化碳光催化还原为太阳能燃料被视为解决全球变暖和能源?；罹咔熬暗耐揪吨?。通过晶面工程促进空间电荷分离与转移有助于提升光催化活性。本研究采用简便方法制备了一维（1D）以{110}晶面为主导的氧化钨纳米线（WO3-110）和二维（2D）以{001}晶面为主导的氧化钨纳米片（WO3-001），并与氧化铜纳米颗粒耦合用于二氧化碳光还原。其组成与结构表征表明，该WO3-CuO杂化材料中纳米结构接触良好。光照条件下，WO3与WO3-CuO纳米结构均能将CO2光还原为CH4。值得注意的是，不同暴露晶面的WO3-CuO纳米杂化物相比纯WO3和CuO展现出更优的CO2还原能力。通过p-n接触形成的WO3光催化剂与CuO助催化剂异质结界面可促进电子-空穴对分离，从而增强光催化性能。在CuO助催化剂协同作用下，{110}晶面WO3-CuO杂化物比{001}晶面样品表现出更优异的光还原能力，这归因于异质结构中晶面差异——{110}晶面氧化钨纳米线具有更负的导带边，赋予该样品更高的还原能力。此外研究表明，更快的载流子转移效率能使更多光生电子参与CO2光还原，尤其是纳米颗粒状CuO助催化剂的介入。本研究为通过晶面工程设计异质光催化剂-助催化剂体系提供了指导。