微波合成铜负载的碳掺杂氮化硼光催化材料及其大气浓度下CO₂还原性能研究

摘要

在大气浓度下进行光催化CO₂还原极具挑战性，但对于实现碳中和技术应用却至关重要。本研究通过微波辅助熔盐法合成了一种负载铜（Cu）的碳（C）掺杂氮化硼（Cu/BCN）光催化剂。该方法能够同时将C引入BN晶格并选择性负载Cu纳米颗粒，形成高效的异质结构。C掺杂与Cu负载之间的协同作用调节了能带结构，增强了可见光吸收，促进了电荷分离，并改善了CO₂吸附。优化后的Cu/BCN光催化剂在环境CO₂条件下实现了30.62μmol·g^-1·h^-1的CO产率，选择性为95.8%。结合实验和DFT分析证实，Cu/BCN界面促进了电荷转移，并降低了^*COOH形成的能垒。这项工作展示了直接从空气中高效利用CO₂的有前景途径，为大气中的碳转化提供了一种可扩展的策略。

关键词

微波合成 / 碳掺杂氮化硼 / 肖特基界面 / 大气CO₂光还原 / 铜负载

基金资助

国家自然科学基金(22106105,22406130,22408229); 上海市科技创新行动(22YF1430400,21DZ1206300); 云南省高校协同创新中心(曲靖绿色光伏产业协同创新中心); 云南省科技厅科技人才与平台计划(202305AF150088)(云南省李和兴专家工作站);云南省科技厅科技人才与平台计划项目(202405AF140016)(云南省施正荣院士工作站)资助项目