近日，德赢vwin体育平台登录2017级硕士研究生潘正彬第一作者身份在在高水平SCI期刊《Nano Micro Letters》（中科院JCR一区期刊，2019影响因子12.264）上发表论文“Highly Efficient Photoelectrocatalytic Reduction of CO2 to Methanol by a p-n Heterojunction CeO2/CuO/Cu Catalyst”，指导教师李培强教授为论文通讯作者。
图1. CO2的光电催化反应机制
近年来，随着工业化进程的不断推进CO2排放量逐年递增，研究CO2向燃料转化的光电催化还原对于减少人类活动产生的CO2和减轻人类对于不可再生化石能源的依赖都有极其重要的意义。
本论文作者及其团队利用p型的CuO纳米颗粒和n型的CeO纳米颗粒形成p-n结改性Cu催化剂，合成一种用在CO2光电催化还原向甲醇转化的高效催化剂 CeO2 NPs/CuO NPs/Cu。在可见光照射和-1.0 V的外加电压条件下，该催化剂催化产生甲醇的速率为3.44 μmol/cm2/h，大约是CuO NPs/Cu催化剂催化效率 (0.67 μmol/cm2/h)的五倍。在CuO NPs/Cu表面沉积了花状CeO2 NPs后，由于CuO和CeO2的导带光激发电子的协同作用，系统的载流子数量提升了约108倍，大大增强了CO2光电催化转化为甲醇效率。光激发电子在p-n结之间的流动对于CeO2 NPs/CuO NPs/Cu催化性能的提升有着至关重要的作用。本实验研究成果显示出该复合材料在CO2催化还原领域的重要作用。
图2. (a)低放大倍数和(a1)高放大倍数下的CuO NPs的SEM图像；(a2) CuO NP的粒度分布；(b)低倍放大和(b1)高放大倍数时类似类CeO2 NP的SEM图像；(c)XRD衍射图谱CuO NP和花状的CeO2 NPs/CuO NPs；(d)CeO2 NP的HRTEM图像，插图显示高倍放大图像，显示CeO2的晶格条纹特征。
图3 .(a)不同电极在光照和黑暗条件下的线性扫描伏安曲线。在通入N2或CO2条件下，在0.1mol/L KHCO3溶液中收集获得数据；(b)不同电极的光电转换效率；(c)CeO2 NPs/CuO NPs催化剂在光照6.5 h后在不同电势下的甲醇浓度；(d)PEC，EC和PC在-1.0 V下将CO2还原为6.5 h后的甲醇浓度；(e) PEC，EC和PC在-1.0 V的条件下将CO2还原为甲醇的法拉第效率。
作者简介：
潘正彬
德赢vwin体育平台登录2017级化学工程专业研究生。研究领域为光电催化还原CO2。在校期间获得泰安高新区“路德杯”首届大学生创新创业大赛二等奖，泰安市第二届大学生创业大赛“优秀奖”。
李培强
博士，教授，博士生导师，山东省有突出贡献的中青年专家。主要从事新型光电纳米催化剂的合成及其在二氧化碳以及氮氧化物上的应用研究；以及光碳核剂的合成及其对作物生长机理研究。主持国家重点研发1项，国家课题2项，省级课题4项，校企合作横向课题多项，在J Catalysis、Applied Catalysis: B-Environmental等期刊发表SCI论文30余篇，申请专利4项，授权3项。
附相关链接：
Nano-Micro Lett.(2020)12:18全文链接：
