研究内容
气体反应物的弱吸附和中间体的强结合对大多数过渡金属氧化物来说是一个重大挑战，特别是在CO 2 光还原领域。
成都大学Lin Chen、新加坡南洋理工大学徐梽川和四川大学王清远 证明了氧化物催化剂的相工程可以对吸附进行微调。在分级石墨烯气凝胶(GA)支撑的Ni-Co氧化物纳米线中，观察到氧空位介导的拓扑相变从尖晶石相到岩盐相。这种原位相变使NiCo氧化物催化剂具有强的内部电场和丰富的氧空位的附着。GA负载的原位转化尖晶石/岩盐异质结表现出优异的光催化CO 2 还原活性和选择性，这种显著的性能是两个拓扑相之间强大的界面耦合的结果，通过界面之间的定向电荷转移优化了电子结构。相变过程在八面体位置诱导了更多的Co 2+ ，可以有效地增强Co-O的共价性。这种协同效应平衡了CO 2 分子的表面活化和反应中间体的解吸，从而降低了限速步骤的能垒。相关工作以“ Enhancing Photocatalytic CO 2 Conversion through Oxygen-Vacancy-Mediated Topological Phase Transition ”为题发表在国际著名期刊 Angewandte Chemie International Edition 上。
研究要点
要点1. 作者展示了通过水热反应和热解，在石墨烯气凝胶(GA)上负载的自支撑Ni-Co氧化物的氧空位介导的拓扑相变过程。水热持续时间可用于调节镍钴氧化物中尖晶石到岩盐相变的动力学。
要点2. 原位表征和理论计算表明，具有丰富氧空位的尖晶石/岩盐异质结构的内置电场明智地产生了独特的电子局部相互作用。不同程度的组合也为电子结构调制提供了一种联合策略。
要点3. 镍钴氧化物中尖晶石和岩盐型晶体结构的共存严格平衡了CO 2 分子的表面活化和反应中间体的解吸强度，有效降低了限速步骤的能量势垒。基于氧空位介导的相变的过渡金属氧化物基异质结的设计提供了利用其协同效应来改善电子态和催化反应热力学的机会。
研究图文
图1. 形貌和结构特征。
图2. 表面成分和化学状态。
图3. CO 2 还原的光催化性能比较。
图4. 原子结构和配位状态分析。
图5. CO 2 还原的理论机理研究。
文献详情
Enhancing Photocatalytic CO 2 Conversion through Oxygen-Vacancy-Mediated Topological Phase Transition
Sudong Yang, Xu Guo, Xiaoning Li, Tianze Wu, Longhua Zou, Zhiying He, Qing Xu, Junjie Zheng, Lin Chen,* Qingyuan Wang,* Zhichuan J. Xu*
Angew. Chem. Int. Ed.
DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202317957
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