喜欢就点击 蓝字 关注我们吧，订阅更多最新消息 第一作者： Yiou Wang 通讯作者： Robert Godin，唐军旺院士 通讯单位： 帝国理工学院/不列颠哥伦比亚大学，伦敦大学学院 论文DOI： https://doi.org/10.1002/anie.202105570 全文速览 人工光合作用将 CO 2 转化为醇是一种有前景的，可以提供可持续燃料的途径。但和缓慢的光反应以及醇产物的氧化相比，其电荷弛豫较快，所以该途径的性能仍然不尽如人意。在这里，作者证明了可以使用水作为唯一的电子供体，在碳点修饰的类氮化碳聚合物 (FAT) 上，CO 2 以 100% 的选择性被还原为甲醇。5.9% (λ = 420 nm) 的量子效率比之前报道的氮化碳结高 300%。此外，作者使用瞬态吸收光谱观察到 FAT 中的空穴，在变得无反应活性之前，可以被碳点以近 75% 的效率提取捕获。空穴的提取导致光电子密度更大，表明寿命较短的反应电子的重组减少。这项工作提供了一种独特的策略来促进光催化，通过结构工程和能量损失之前的深度捕获来共同增加反应性光生电荷的数量。 背景介绍 自然光合作用为生命提供可持续能源，并通过将二氧化碳转化为有机物来维持地球上的生态平衡。科学界一直致力于经济的人工光合作用，以利用取之不尽的太阳能来转化二氧化碳。在过去的几十年里，CO 2 的还原效率通过不同的途径得到了提高，包括光电化学过程，助催化剂的优化，和异质结光催化剂的制造。这些过程要么使用昂贵且不可持续的牺牲试剂，要么使用大量水作为电子/质子供体。后者涉及光电子的 CO 2 还原以及光空穴的水氧化，通常需要与更快的电荷复合和质子还原为 H 2 相竞争。因此，将 CO 2 还原与纯水氧化结合起来更具挑战性。 光催化剂的固有特性对于光子驱动的化学过程至关重要。氮化碳 (CN) 是最有前景的无金属光催化剂之一，因为它具有高的产氢和 CO 2 还原性能。然而，由于其宽带隙（2.7-2.9 eV），快速电荷复合和有限的可见光吸收仍然限制了其性能。通过减少这种严重的电荷复合并通过新型材料设计增强光吸收来优化 CN 的光催化活性至关重要。 连接子/末端基团的优化被认为是一条可以有效提高聚合物光催化效率的途径。如前所述，氮连接子/末端可以被 CN 中的氧取代。因此 可以很容易地调整基于庚嗪的半导体的能带位置、带隙和亲水性，以逐步增强电荷分离、可见光吸收和与水的接触。与 CN 相比，其优异的性能使水的氢气和氧气产量提高了约 20 倍。但是，与水分解中制氢的双电子过程相比，将 CO 2 还原为甲醇的六电子过程对光电子的寿命要求更高，因此也更具挑战性。 图文解析 图 1. (a) CN 和 (b) FAT 聚合物的结构示意图。CD、CN、FAT、CD/CN 和 CD/FAT 的表征： (c) PXRD 图，(d) 拉曼，(e) FT-IR 和 (f) UV-vis 光谱。插图：CD、FAT 和 CD/FAT 的光学照片。 图 2. 光催化 CO 2 转化为甲醇。 (a) 在可见光 (λ> 420 nm) 下测量的 CD/FAT的活性。 (b) 对照实验，CD、FAT、CD/CN的光催化活性。插图：CD、FAT 和 CD/FAT 的光学照片。 (c) 在大气压下，在近一个太阳光照射条件下，测量的 CD/FAT 和 CD/CN 的 IQY。(d) CD/FAT上的 13 CO 2 光转化产物 13 CH 3 OH 的质谱图。 图 3. (a) CD/FAT 结的示意图。 (b) CD、CD/CN、FAT 和 CD/FAT 上的甲醇氧化试验。 FAT 和 CD/FAT 的 TAS 测量： (c) FAT 和 (d) CD/FAT 的漫反射 TAS 光谱。 图 4. 由 FAT、CD/FAT、CN 和 CD/CN 样品的 TAS 光谱解卷积确定的 (a) 电子和 (b) 空穴的电荷载流子数量。 总结与展望 上述结果表明，作者首次展示了一种独特的策略，通过改变氮化碳中的末端和连接基团，并与接受空穴的碳点（CD）形成连接来提高二氧化碳还原为甲醇的性能。如 TAS 所确定的，将 CN 中的一些 N 原子替换为 FAT 中的 O 原子会导致光激发后捕获电子的密度较低，而捕获的空穴强度较高。光谱研究还表明，CD 可以在亚微秒时间尺度上从 FAT 中提取空穴，在 FAT 上发生深度捕获之前，保留空穴的反应活性并增加有效电子的数量，从而有利于CO 2 还原到甲醇的 6 电子反应。与 CD/CN 相比，CD/FAT 表现出显著增强的可见光驱动CO 2 还原产甲醇效率。 CD/FAT 在 420 nm 处测得的 IQY 为 5.9%，几乎是 CD/CN 的三倍。作者还发现，性能取决于与 CD 的结晶度、负载量和 pH 值。因此，这项工作不仅为碳循环闭环铺平了道路，而且加深了对聚合物半导体光物理的理解和结构设计。
欧盟怒怼美国！1000名欧洲政客要求欧盟在巴以问题上向美国施压图欧盟以色列总理内塔尼亚胡（BenjaminNetanyahu）可能从7月起开始吞并被占领的西岸部分地区的计划，此举动得到美国总统特朗普（DonaldTrump）提出的以巴和平计划完美飞扬携手欧洲飞扬世界战略合作发布会圆满落幕与未来的一次对话，与世界的一次凝眸。2019年11月12日下午，携手欧洲飞扬世界完美飞扬法国PVCP战略合作发布会在青阳四季永逸大酒店隆重举行。发布会现场图高朋满座共襄盛举此次发布欧洲水道中的冰毒可能正在把鲑鱼变成瘾君子一项最新研究表明，棕色鲑鱼在水道中积累时，可能会沉迷于非法药物甲基安非他明。根据周二公布的研究，由布拉格捷克生命科学大学行为生态学家帕维尔霍基领导的研究人员着手调查非法药物是否改变你真以为华为只做芯片手机？其实还有这些，早已渗透进你的生活2018年，美国一纸禁令让华为手机无法再打入美国市场。2019年，美国总统签署行政令，全面封杀华为。不甘人后的华为随之开启了绝地反击。先是宣布海思芯片正式发布，随后又推出鸿蒙系统全痛心！欧洲的二等老虎一辈子都在遭受无情的剥削直到死亡根据国际组织最近发布的一份题为欧洲的二等老虎（EuropesSecondClassTigers）的报告，欧洲圈养老虎数量的数据存在惊人的差异。关于它们的数量位置跨国际边界移动和贸易为什么古代欧洲人在14500年前消失了？一项新的基因分析发现，欧洲最早的一些居民在最后一个冰河时代末期神秘地消失了，大部分被其他居民所取代。这些发现来自对欧洲各地收集的几十具古代化石残骸的分析。该项研究人员德国图宾根大学欧洲杯16强阵容诞生！C罗国家队109个进球破纪录近日，随着欧洲杯F组末轮的终场哨声响起，本届欧洲杯小组赛阶段正式宣告结束，至此16强全部产生，18决赛对阵也随之出炉。16强分别为A组的意大利威尔士瑞士，B组的比利时丹麦，C组的荷一场管理上的灾难2020年欧洲杯国家出局的判决书从左到右斯洛伐克的MarekHamsik芬兰的TeemuPukki和一位沮丧的土耳其球迷都会想知道可能发生了什么。从土耳其到匈牙利，被淘汰的球队在国内受到了截然不同的评价本周，20一束光融入以太网，让园区网蜕变梅特卡夫定律告诉我们，一个网络的价值等于该网络内的节点数的平方，而且该网络的价值与联网的用户数的平方成正比。所以，接入网络的终端越多，网络的价值就会越大。可是，从信息化时代，到互联独行快，众行远聚生态之力，推动数字经济与实体经济融合过去近十年中，中国工业的数字化转型一直在阔步向前。创新技术日新月异，人才储备日益丰厚，行业企业对于数字化的认识不断加深，投资和企业战略紧跟时代步伐。然而，如何将最新的数字化技术应用全无线智能园区网络构筑数字化的平行世界托马斯弗里德曼在世界是平的书中说个人和小团体在全球范围内的合作与竞争，这种小团体之间的亲密合作现象可以称之为平行的世界。而每一个企业，都是商业世界中的个体，每一个园区又如同一个小的