Nanocápsulas Hierárquicas Co9S8@Cd0.8Zn0.2S‐DETA com Ativadores Orgânicos de CO2 para Produção de Gás Sintético Fotocatalítico

Resumo Modulações delicadas da ativação de CO2 e separação/migração de portadores de carga são desafiadoras, mas imperativas para aumentar a eficiência da fotoredução de CO2. Aqui, ao suportar nanofios de Cd0.8Zn0.2S funcionalizados com dietilenotriamina (DETA) na superfície exterior de poliedros ocos de Co9S8, são fabricadas nanocápsulas hierárquicas Co9S8@Cd0.8Zn0.2S‐DETA como um fotocatalisador do tipo S-estrutura para reduzir CO2 e prótons e produzir gás sintético (CO e H2). Os grupos amina fortalecem a adsorção e ativação de CO2, enquanto a heteroestrutura oca hierárquica “nanofio-sobre-nanocápsula” com uma interface de S-estrutura aumenta a separação e transferência de cargas fotoinduzidas. Empregando Co(bpy)3 2+ como cocatalisador, o fotocatalisador ótimo produz efetivamente CO e H2 em taxas de 70,6 e 18,6 µmol h−1 (ou seja, 4673 e 1240 µmol g−1 h−1), respectivamente, proporcionando uma eficiência quântica aparente de 9,45% a 420 nm, que é o maior valor em condições comparáveis. Espectroscopia fotoeletrônica ultravioleta, sonda de Kelvin e ressonância magnética eletrônica confirmam o processo de transferência de carga na fotocatalisador em S-esquema. A espécie chave COOH* responsável pela redução de CO2 para CO é detectada por espectroscopia de transformação de Fourier de refletância difusa in situ e endossada por cálculos de teoria funcional da densidade, propondo assim um possível mecanismo de redução de CO2.