辽宁师范大学和汕头大学-- 用CeO2和RGO改性的花状CoAl层状双氢氧化物作为CO2还原的高效光催化剂

本文以CoAl-LDH/CeO₂（CAC）为中间体，采用简单但有效的原位水热法合成了一系列CeO₂和还原氧化石墨烯（RGO）逐步掺杂的CoAl-LDH（CACR）复合材料。这种设计将CoAl-LDHs和CeO₂的光电化学特性与导电RGO有机结合，形成了集光能力强、电荷分离效率高、电子转移速度快的优化配方。基于这些特点，发现含有5 wt% CeO₂和10 wt% RGO的CAC-5-R-10样品是最有效的CO₂光还原催化剂，在25℃的紫外光条件下，其平均CO固定化速率为5.5 μmol·g⁻¹h⁻¹，无需牺牲试剂或额外的光敏剂，这超过了单独使用CeO₂、CoAl-LDHs、CAC的中间体和许多报道的LDH基的材料。借助Mott–Schottky曲线，提出了显著增强CAC-5-R-10光活性的Z方案机制。本工作为LDHs与第二种半导体和导电RGO的集成提供了一个很好的先例，用于协同优化光电特性以增强CO₂光还原。

图1. (a) RGO, (b) CeO₂, (c) CoAl-LDHs, (d) CAC-5, 以及(e) CAC-5-R-10的XRD图谱。

图2. (a) CoAl-LDHs, (b) CeO₂, (c) RGO, (d) CAC-5, (e) CAC-5-R-10的FESEM图，以及 (f) CAC-5-R-10的部分放大

图 3. 放大倍数增加的CAC-5-R-10的TEM和HRTEM图。

图4. CoAl-LDHs (a1–a3), CAC-5 (b1–b3), CAC-5-R-10 (c1–c3)的AFM图, AFM沿线的高度剖面, 以及根据AFM图的三维模型。

相关研究成果于2021年由辽宁师范大学和汕头大学的Qiu Wang和Zhi Liu课题组，发表在Journal of Alloys and Compounds (doi：10.1016/j.jallcom.2021.160650)上。原文：Flower-like CoAl layered double hydroxides modified with CeO₂ and RGO as efficient photocatalyst towards CO₂ reduction。