铅(Pb)卤化物钙钛矿量子点(PQD)是光催化还原CO2的有希望的候选者。然而,惰性CO2分子固有的弱吸附和活化特性严重阻碍了它们的实际应用。有文献报道,表面受阻路易斯酸碱对(SFLP)具有优异的H2解离和CO2活化能力,因此,可以开发具有SFLP特性的新型PQDs光催化剂用于提高CO2吸附和活化。
基于此,电子科技大学董帆课题组通过改进的重结晶方法合成新型Cs2CuBr4 PQD,以实现高效光催化CO2还原。
Cs2CuBr4 PQD被用作模拟太阳辐射(AM 1.5G)下气固相CO2还原反应(CRR)的高效光催化剂,Cs2CuBr4的高效CO2吸附和活化能力消除了在CRR 过程中对光敏剂、助催化剂或溶剂的需要。
与通过相同合成程序制备的CsPbBr3 PQD相比,Cs2CuBr4具有优异的光催化CO2还原性能,CH4和CO产率分别为74.81 μmol g-1和148.98 μmol g-1。
此外,DRIFTS和密度泛函理论(DFT)计算表明,Cs2CuBr4 PQD产生表面Lewis酸和碱位点,形成类SFLP活性位点,SFLPs有效地改变了CO2的吸附方式,提高了Cs2CuBr4对CO2的吸附和活化能力;在Cs2CuBr4 PQD中用Cu取代传统PQD中的Pb导致d带值更接近费米能级,从而与CO2分子的结合更强。该工作中的调整SFLPs和固有的Cu d带特性组合以改变对CO2分子的吸附和活化能力,从而实现高效的气固相CRR性能。
Frustrated Lewis Pair Sites Boosting CO2 Photoreduction on Cs2CuBr4 Perovskite Quantum Dots. ACS Catalysis, 2022. DOI: 10.1021/acscatal.2c00037