Appl. Catal. B: Cu3SnS4中S空位对光催化CO2还原高选择性和活性的影响

将CO₂有效转化为化学燃料(如甲烷)是缓解能源危机和减少二氧化碳排放的最有效途径之一。光催化CO₂还原越来越受到科研人员的关注。在光还原反应中，Cu能够作为活性中心来驱动CO₂到CO和CH₄等转化，因此采用Cu基材料作为氧化还原活性中心。

此外，金属硫化物的高光生电荷迁移率有利于光催化CO₂还原，基于此，天津大学的于涛团队设计了一种具有S空位的Cu₃SnS₄光催化剂用于光催化CO₂还原，并阐述了其对光催化CO₂还原高选择性和活性的影响。

具有S空位的Cu₃SnS₄光催化剂中的Sn(II) 5d轨道所支配的导带位置可以通过控制Sn(II)的含量来调节，同时晶格中的Cu(I)和Sn(IV)分别作为CO₂和H₂O的吸附位点。

另外，Cu(I)对CO也具有强的吸附能力，有利于进一步质子化生成CH₄(CO₂→COOH*→CO*→CHO*→CH₂O*→CH₃O*→CH₄)。

S空位能够使得导致Sn(II)原子周围电子富集，使导带位置更负，Cu(I)上的电子还原能力相应增强，不仅能够抑制光生电子-空穴对的复合，并且提高反应性(CH₄的产率为22.65 μmol/g/h)和选择性(CH₄ ~ 83.10%)。

Effect of S vacancy in Cu₃SnS₄ on high selectivity and activity of photocatalytic CO₂ reduction. Applied Catalysis B: Environmental, 2021., DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120498

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120498