通讯作者：Dongyun Chen，Jianmei Lu光催化CO2还原可以实现以节能环保的方式利用温室气体CO2作为资源，其中需要合适的催化材料来实现高效催化。催化剂表面活性位点不足和电子转移受阻严重限制了光催化性能。因此，多孔气凝胶由包含不同比例的 Ni-Co 双金属氢氧化物 (NixCoy) 的复合材料构建而成，该复合材料使用简便的原位生长方法在还原的氧化石墨烯 (GR) 上生长成分级纳米片阵列结构。这种结构可以暴露许多活性位点以增强吸附诱导的光催化 CO2 还原。 且在Ni-Co双金属氢氧化物的协同作用下，CO2吸附能力和载流子分离转移性能优异。 使用简单的原位生长方法，合成了一系列 NixCoy-GR 层状纳米复合材料，在反应过程中进一步组装成多孔气凝胶结构。掺杂Co金属显著提高了单金属催化剂的催化性能。 Ni7Co3-GR 催化剂具有最高的 CO 产率和最佳的 CO 选择性，在没有光敏剂的情况下使用 Ni7Co3-GR 催化剂，CO 释放率高达 941.5 µmol h-1 g-1，选择性为 96.3%。因其通过在 GR 上共负载 Ni-Co 氢氧化物纳米片阵列形成的多孔气凝胶结构提供了大量的催化活性位点，从而增强了 CO2 的吸附能力。在这项工作中，展示了一种简单的方法来构建具有成本效益的光催化材料，以便在没有光敏剂的情况通过Ni-Co双金属氢氧化物的协同催化来增强 CO2 的光催化还原。 合适的Co(OH)2纳米片可以作为空穴收集器，而Ni(OH)2纳米片可以作为电子汇和还原活性位点。 因此，光生电子/空穴对被分离以提供电荷载流子的出色转移。在光催化CO2还原实验中，这项工作展示了一种简便且新颖的合成策略，用于制备具有丰富催化活性位点的二维光催化剂，用于高效光催化还原 CO2。
方案 1. 多孔气凝胶催化剂的制备示意图，其中 Ni-Co 双金属氢氧化物纳米片阵列在石墨烯上生长。
图1. a-i) GO (a)、Ni(OH)2-GR (b)、Co(OH)2-GR (c) 和不同 NixCoy-GR 复合催化剂 (d-i) 的 SEM 图像。
图2. a-c) Ni(OH)2-GR（左）和 Co(OH)2-GR（右）（a）和 Ni7Co3-GR（b，c）的 TEM 图像。d) HAADF-STEM 图像，e) 元素图，和 f) Ni7Co3–GR 的 HRTEM 图像。
图3. a) XRD 图案和 b) 具有不同 Ni/Co 比的 NixCoy-GR 复合材料的 XPS 测量光谱。c-f) Ni7Co3-GR 的高分辨率 XPS 光谱：c) C 1s，d) O 1s，e) Ni 2p，和 f) Co 2p。
图4. a) Ni7Co3-GR 气凝胶的宏观和微观结构以及不同催化剂的 N2 吸附-解吸等温线。b) 不同催化剂在 25 °C 下的 CO2 吸附等温线。
图5. a) 不同催化剂在光催化还原 CO2 中的性能。b) 不同反应条件对CO2光催化还原的影响。c) NixCoy-GR 催化剂上 CO 的光催化产率随时间变化。d) Ni7Co3-GR 催化剂的重复实验。e) 与报道的不同光催化剂性能的比较。
图6. a) 各种光催化剂的稳态 PL 光谱。b) 不同光催化剂的光电流响应曲线。c) Ni7Co3-GR 光催化剂的 Mott-Schottky 图。d) Ni7Co3–GR 的价带 XPS 光谱。
方案 2. Ni7Co3-GR 样品上 CO2 的光还原机制示意图。Wang M, Chen D, Li N, et al. Ni-Co Bimetallic Hydroxide Nanosheet Arrays Anchored on Graphene for Adsorption-Induced Enhanced Photocatalytic CO2 Reduction. Adv Mater, 2022: e2202960. https://doi.org/10.1002/adma.202202960
