Solar RRL:金属性二氧化钼通过肖特基结提高g-C3N4光催化二氧化碳还原性能

随着人类工业化的发展,能源不断地消耗,能源危机和环境问题日益突出。直接利用太阳能进行光催化二氧化碳还原成碳氢燃料是一种有效解决能源危机和环境污染的途径。光催化二氧化碳还原应用前景广阔,因为利用了取之不尽用之不竭的太阳能作为反应的驱动能量。g-C3N4作为一种光催化二氧化碳的明星材料,因为其无毒、低耗和合适的带隙等优点,成为广大科研工作者研究的热门催化剂。但g-C3N4也存在一些问题,其载流子分离率低和表面活性低等瓶颈问题一直得不到有效的解决,这也严重限制了g-C3N4在光催化二氧化碳还原中的发展。

最近,中南大学物理与电子学院的刘敏教授课题组通过构建一个合适的界面内建电场–肖特基结,来提升g-C3N4的分离效率和活性。二氧化钼,这种金属氧化物由于其高的导电性和低的费米能级,能够有效的提取出光生电子空穴对,并提升g-C3N4的活性。因此,通过负载并优化具有金属性的二氧化钼,构建肖特基结是一种提高g-C3N4光催化二氧化碳还原活性的有效方法。由于内建电场的作用,能够快速抽离出光生电子空穴对,加快光生电子空穴对的分离,并提升了g-C3N4的二氧化碳活性。同时,结合一系列先进的仪器表征及理论计算,清晰地识别了二氧化钼和g-C3N4中的确切能带位置,确定了分离效率提高和活性提高的原因,对于半导体光催化二氧化碳还原材料极具参考价值。研究者相信,此项研究在提高g-C3N4光催化材料二氧化碳还原性能提供了新的思路。相关工作以“Metallic MoO2 Modified Graphitic Carbon Nitride Boosting Photocatalytic CO2 Reduction via Schottky Junction”为题,发表在Advanced Materials子刊Solar RRL(DOI: 10.1002/solr.201900416)上。该课题得到了国家自然科学基金、科技部国际联合基金、中国科协以及深圳市科委等项目的资助与支持。