仿生异质结全太阳光谱催化CO2还原特性研究

为了突破光热催化CO₂还原中太阳能吸收、光热转化以及载流子传输受限的瓶颈，本文受蝴蝶翅膀的启发，将原子薄纳米片Bi₂MoO₆垂直生长在柚子皮衍生碳(CPP)表面形成具有波导效应的脊阵列，利用多重散射强化太阳光吸收，实现光催化与光捕获中心的有机集成；受植物对光选择性吸收的启发，利用分形结构诱导太阳光的多级吸收，实现全太阳光谱的梯级利用。通过UV-Vis DRS、XPS、瞬态光电流以及DFT研究表明，CPP@Bi₂MoO₆的脊阵列和分形结构导致禁带宽度降低至2.43 e V并且催化表面温度迅速升高至117.2?C,M-O-C电子桥实现电子跨界面传输并形成“电子–热能–CO₂”富集中心，光热效应导致富集在CPP表面的电子向CO₂吸附位点迁移，使得CO₂被大量电子活化并沿CO₂→CO₂*→CO₂-→COOH*→CO*→CO的反应机理转化。