武漢理工大學張留洋Chem. Eng. J.：基于p型ZnMn2O4和n型ZnO的S型異質結具有改善的光

DOI:10.1016/j.cej.2020.127377

受自然界中碳循環的啟發，有望通過光催化還原二氧化碳將二氧化碳轉化為能量密集的碳氫燃料。在本文中，通過靜電紡絲和煅燒制備了分層ZnMn2O4/ZnO納米纖維作為光催化劑。它們的性能優于原始ZnO納米纖維，其CO和CH4產量增加了約4倍。除了設計帶來的好處（例如，更多暴露的活性位點和多重光反射）外，從界面電荷轉移中獲得的其他益處也很重要。密度泛函理論計算（DFT）和X射線光電子能譜（XPS）表明了這一點。光致發光（PL）和時間分辨PL光譜顯示，復合材料的電荷分離效率顯著提高。此外，也驗證了復合材料中的S型電荷轉移。該研究結果首次證明了在基于p型ZnMn2O4和n型ZnO的異質結中也可以實現S型電荷轉移。本研究為由p型和n型半導體組成的其他S型光催化劑的設計提供了新的思路。

圖1.樣品Z、ZZM5、ZZM30、ZZM50和ZM的XRD圖。

圖2.（a）Z和（b）ZZM30的FESEM圖像。（c）ZZM30的TEM和（d）HRTEM圖像。（e）ZZM30中Zn、O和Mn的EDX映射。

圖3.樣品Z、ZZM5、ZZM30、ZZM50和ZM的紫外可見DRS。

圖4.（a）Z、ZZM5、ZZM30和ZZM50的N2吸附-解吸等溫線和PSD曲線（插圖）。（b）Z、ZM和ZZM30的CO2吸附等溫線。

圖5.（a）Z、ZM和ZZM30的XPS全掃描光譜。Z、ZM和ZZM30中（b）Zn 2p，（d）O 1s的高分辨率XPS光譜。（c）ZM和ZZM30的Mn 2p。

圖6.（a）樣品Z和ZZM30的EIS和（b）LSV曲線。

圖7.（a）樣品Z、ZZM5、ZZM30和ZZM50的PL光譜。（b）樣品Z和ZZM30的時間分辨PL光譜。

圖8.（a）用Tauc法擬合樣品Z和ZM的Eg。（b）樣品Z和ZM在不同頻率下的Mott-Schottky曲線。（c）Z、ZM和ZZM30的XPS價帶譜。（d）Z和ZM的能帶結構圖（EF由DFT計算得出）。

圖9.（a）ZnMn2O4（001）和（b）ZnO（001）面的靜電勢。

圖10.（a）樣品Z、ZZM5、ZZM30、ZZM50和ZM的光催化CO2還原性能。（b）ZZM30的光催化循環性能。

圖11.（a）接觸前ZnO和ZnMn2O4的Φ。（b）接觸后和（c）在光照射下ZnMn2O4/ZnO之間的S型電荷轉移。