光电催化新体系！最新Angew，同时生产CO和H?

通讯单位：大连理工大学

论文DOI：
https://doi.org/10.1002/anie.202210745

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背景介绍

图文解析

图1. PEC 电解池重整生物多元醇，分别产生 CO 和 H2。CxHyOz 生物多元醇，CB 导带，VB 价带。

图 2. 结构表征。(a) N-WO3 的制备过程示意图。(b) WO3 和 N-WO3 光阳极的照片。(c) WO3 和 N-WO3 的 XRD 图谱。N-WO3 的 (d) SEM，(e) TEM 和HRTEM 图像，(f) TEM 元素mapping图像，(g) SEM-EDS 光谱（插图是元素含量），(h) N 1s XPS 光谱。

图 3. 光电特性。(a) WO3 和 (b) N-WO3 的电子密度等值面 (100) 和静电势。WO3 和 N-WO3 的 (c) IEF 强度，(d) 稳态光致发光光谱，(e) 时间分辨瞬态光致发光衰减光谱。

图 4. PEC 性能。(a) LSV 曲线。(b, c) 在不同偏压下10 小时后 CO 和 CO2的析出速率和选择性。(d) N-WO3 的空白实验。N-WO3 在 0.6 V vs. RHE下50 小时后的 (e) CO 析出速率和(f) CO 选择性以及法拉第效率。(g) 在N-WO3上、在 0.7 V vs. RHE下10小时期间，各种生物多元醇的 PEC 氧化。

图 5. 反应路线和机理。(a) 对于不同的中间体，CO和CO2在N-WO3光阳极上的析出速率。(b) 在N-WO3上、在0.7 V vs RHE下10 h后，PEC氧化甲醇、乙二醇和甘油的HPLC色谱图。(c-e) 在有或没有TEMPO 情况下，3-苯丙醛光催化脱羰生成乙苯和 CO。反应条件：10 μL 3-苯丙醛，20 mg TEMPO，5mg N-WO3，1mL CH3CN，365 nm LED ( 18W) 辐照 20 小时，Ar 气氛。(f) PEC 甘油重整为CO 的反应路线。

图 6. DFT 计算。在N-WO3(001)上，甘油重整为乙二醇、CO 和 2H+ 的 (a) 反应途径和 (b) 能量分布。

图 7. 两电极电解池性能。(a) 用于阳极 CO 和阴极 H2 析出的 PEC 系统示意图。(b) N-WO3在各种条件下的 LSV 曲线。N-WO3 在 1.2 V 下电解 30 h 的 (c) 电流-时间曲线，(d) H2 和 (e) CO-CO2 的产率，以及 (f) H2 和 CO 的比例。反应条件：在 AM 1.5G 照明下，N-WO3光阳极，在 0.5 M Na2SO4 + 0.1 M 甘油电解质（pH = 1）中。

总结与展望