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Erschienen in: Topics in Catalysis 15-17/2018

18.07.2018 | Original Paper

Photoelectrocatalytic Reduction of CO2 to Chemicals via ZnO@Nickel Foam: Controlling C–C Coupling by Ligand or Morphology

verfasst von: Jixian Wang, Bo Han, Rong Nie, Yanjie Xu, Xiaogang Yu, Yapeng Dong, Jianguo Wang, Huanwang Jing

Erschienen in: Topics in Catalysis | Ausgabe 15-17/2018

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Abstract

The CO2 reduction is a very attracting research field in the environmental, material and chemical sciences in light of the energy crisis and greenhouse effect. A new photoelectrocatalytic system composed of a photoanode BiVO4 and a photocathode of nickel foam supported ZnO semiconductor was designed, assembled and applied to CO2 reduction in water. The photocathodes with different morphology could be made from electrochemical deposition method and well characterized by SEM, UV–Vis, XRD, and XPS. The photoelectrocatalytic cell of ZnO/Ni-30|KHCO3|BiVO4 can produce ethanol and acetic acid in a rate of 12.5 µM h−1 cm−2 with 100% selectivity for C2 product, attributing to the controlling of 3D-spaces of nanorod. The cell of A-ZnO/Ni-15|KHCO3|BiVO4 produces ethanol and acetic acid with 75% selectivity for C2 product under 100 mW cm−2 simulated sunlight irradiation, attributing to controlling of both amine ligand and morphology of ZnO, which reveal a new way to increase the selectivity of products.

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Literatur
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Zurück zum Zitat Tu W, Zhou Y, Liu Q, Yan S, Bao S, Wang X, Xiao M, Zou Z (2013) An in situ simultaneous reduction-hydrolysis technique for fabrication of TiO2-graphene 2D sandwich-like hybrid nanosheets: graphene-promoted selectivity of photocatalytic-driven hydrogenation and coupling of CO2 into methane and ethane. Adv Funct Mater 23(14):1743–1749. https://doi.org/10.1002/adfm.201202349 CrossRef Tu W, Zhou Y, Liu Q, Yan S, Bao S, Wang X, Xiao M, Zou Z (2013) An in situ simultaneous reduction-hydrolysis technique for fabrication of TiO2-graphene 2D sandwich-like hybrid nanosheets: graphene-promoted selectivity of photocatalytic-driven hydrogenation and coupling of CO2 into methane and ethane. Adv Funct Mater 23(14):1743–1749. https://​doi.​org/​10.​1002/​adfm.​201202349 CrossRef
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Zurück zum Zitat Jin A, Jia Y, Chen C, Liu X, Jiang J, Chen X, Zhang F (2017) Efficient photocatalytic hydrogen evolution on band structure tuned polytriazine/heptazine based carbon nitride heterojunctions with ordered needle-like morphology achieved by an in situ molten salt method. J Phys Chem C 121(39):21497–21509. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.7b07243 CrossRef Jin A, Jia Y, Chen C, Liu X, Jiang J, Chen X, Zhang F (2017) Efficient photocatalytic hydrogen evolution on band structure tuned polytriazine/heptazine based carbon nitride heterojunctions with ordered needle-like morphology achieved by an in situ molten salt method. J Phys Chem C 121(39):21497–21509. https://​doi.​org/​10.​1021/​acs.​jpcc.​7b07243 CrossRef
47.
Zurück zum Zitat Gong Z-l, Tang D-y, Guo Y-d (2012) The fabrication and self-flocculation effect of hybrid TiO2 nanoparticles grafted with poly(N-isopropylacrylamide) at ambient temperature via surface-initiated atom transfer radical polymerization. J Mater Chem 22(33):16872–16879. https://doi.org/10.1039/c2jm32168h CrossRef Gong Z-l, Tang D-y, Guo Y-d (2012) The fabrication and self-flocculation effect of hybrid TiO2 nanoparticles grafted with poly(N-isopropylacrylamide) at ambient temperature via surface-initiated atom transfer radical polymerization. J Mater Chem 22(33):16872–16879. https://​doi.​org/​10.​1039/​c2jm32168h CrossRef
Metadaten
Titel
Photoelectrocatalytic Reduction of CO2 to Chemicals via ZnO@Nickel Foam: Controlling C–C Coupling by Ligand or Morphology
verfasst von
Jixian Wang
Bo Han
Rong Nie
Yanjie Xu
Xiaogang Yu
Yapeng Dong
Jianguo Wang
Huanwang Jing
Publikationsdatum
18.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Topics in Catalysis / Ausgabe 15-17/2018
Print ISSN: 1022-5528
Elektronische ISSN: 1572-9028
DOI
https://doi.org/10.1007/s11244-018-1018-y

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