中大刘升卫Appl. Catal. B：利用活性中心协同调节W6+掺杂晶体g-C3N4纳米棒光催化CO2还原回收太阳能燃料

石墨碳氮化物（g-C₃N₄）在光催化将温室气体CO₂转化为有价值的太阳能燃料方面具有广阔的应用前景。结晶型g-C₃N₄（CCN）受到广泛关注，但是由于缺乏合适的活性位点，其CO₂还原效率和选择性仍不理想。

基于此，中山大学刘升卫教授（通讯作者）等人报道了通过在相邻七嗪单元的空腔位置形成W-N₆键来构建的钨（W）掺杂的CCN（CCN-W）。其中，作者以预制的CCN为前驱体，W(CO)₆作为金属源，在溶剂热处理的帮助下制备了W⁶⁺掺杂的晶体氮化碳（CCN-W）纳米棒，包括W-N₆键合。

通过测试结果表明，CCN-W中的W-N₆键是通过将相邻七嗪单元空腔位置的N 2p的孤对电子与W⁶⁺离子的空轨道配位而形成的。正如预期的那样，W⁶⁺的电子存储能力有利于光电子在W-N₆部分的俘获和积累，抑制电荷复合。

同时，CCN-W中的W-N₆中心以中等覆盖率和强度促进化学吸附CO₂和CO中间体。因此，在W-N₆中心相遇的累积光电子和吸附的CO₂将有效地还原为CO中间体，后者进一步加氢生成烃（CH₄和C₂H₄），具有约83%的高选择性。

值得注意的是，相对于CCN，CCN-W上的全光谱CO₂还原速率（11.91 μmol g^-1 h^-1）增加了>5倍，同时，对烃类化合物（CH₄和C₂H₄）的光电子选择性增加了>2倍。W⁶⁺掺杂引入了W-N₆作为多功能活性中心，丰富了光电子和CO₂分子，并通过降低反应势垒和适度稳定共中间体催化其选择性转化为烃类化合物。

同时，由于W⁶⁺掺杂，CCN-W的能带结构被调整，通过在带隙中形成局部能级来增强可见光吸收能力。通过降低VB边缘位置，提高了空穴氧化电位和 H2O 氧化动力学。该研究将为利用多功能活性中心调节CCN光催化剂以实现高效和选择性光催化CO₂还原提供新的见解。

Recovering solar fuels from photocatalytic CO₂ reduction over W⁶⁺-incorporated crystalline g-C₃N₄ nanorods by synergetic modulation of active centers. Appl. Catal. B Environ., 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120978.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120978.

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