用咪唑沸石骨架作为前驱体进行co2光还原，制备了co3o4包埋的多孔ZnO菱形十二面体

Co3O4-embedded porous ZnO rhombic dodecahedron prepared by the use of zeolitic imidazolate frameworks as precursors for CO2 photoreduction

用咪唑沸石骨架作为前驱体进行CO2光还原，制备了Co3O4包埋的多孔ZnO菱形十二面体

文献来源:期刊：nanoscale

作者：Tao Wang等

通讯作者：Tao Wang；Jinhua Ye

机构：南京航空航天大学材料科学与技术学院；江苏省能量转换材料与技术重点实验室；JEOL有限公司，SM事业部；斯德哥尔摩大学材料与环境化学系Berzelii多孔材料研究中心；天津大学材料科学与工程学院；天津化学科学与工程协同创新中心

简介

金属有机骨架(MOFs)作为金属氧化物或碳基材料的前驱体和模板备受关注。作者首次采用种子生长和两步煅烧相结合的方法，将核壳型ZIF-8@ZIF-67晶体热转化为多孔ZnO@Co 3O4复合材料。所设计的多孔ZnO@Co 3O4复合材料在常见的复合光催化剂中表现出高的光催化活性和良好的CO2还原稳定性。结果表明，ZnO@Co3O4独特的多孔结构和Co3O4的共催化作用能有效抑制ZnO的光腐蚀，使其具有良好的光催化性能。

材料的制备

依据前人的方法制备了ZIF-8，接着在N2气氛下，在400℃的管式炉中以1℃min -1的加热速率热解2小时，得到ZnO前驱体。最后，将氧化锌前驱体在空气气氛中400℃煅烧2小时，得到ZIF -8衍生的氧化锌。作为对比，作者通过ZIF-8在400℃下，在1℃min的加热速率下，一步焙烧2 h，制备了ZIF-8源氧化锌，命名为ZnO-2。

依据前人的方法制备了ZIF-8@ZIF-67，并用与ZIF -8衍生ZnO相似的工艺制备了ZnO@Co 3O4。

结果与讨论

作者认为通过在空气气氛中使用一步煅烧方法，ZIF-8在300℃时开始热解，然后在373℃时迅速失重，从而形成无孔ZnO纳米材料。因此作者采用了两步煅烧法制备了多孔的氧化物材料。

通过XRD、SEM、TEM等表征手段，验证了材料的成功制备，氧化钴均匀的包覆在氧化锌的表面。

通过性能测试，作者发现ZIFs衍生的多孔金属氧化物光还原CO2具有结构优势。

Co 3O4常被用作有效的水氧化助催化剂，可进一步促进ZnO向Co3O4的空穴转移。因此，ZnO和ZnO@Co 3O4光催化还原CO2的示意图如图所示。ZnO颗粒被空穴氧化生成O2和Zn离子，然后Zn离子与CO2反应生成CO和ZnCO3。在ZnO@Co 3O4复合材料中，Co3O4有效地保护了ZnO不受光腐蚀，从而获得了更稳定的光催化活性。

结论

作者设计了一种简便的方法，以核壳ZIF-8@ZIF-67晶体为前驱体，结合种子中介溶剂热法和两步焙烧法制备了一种新型多孔ZnO@Co 3O4复合材料。光催化还原CO2的实验结果表明，ZnO@Co 3O4优越的多孔结构和Co3O4包覆ZnO的共催化性能使其具有良好的光催化性能。CH4在ZnO@Co 3O4上的生成速率为0.99 mol g -1 h-1，是商用ZnO的66倍，是商用TiO 2 (P25)的367倍。此外，Co3O4能有效抑制ZnO的光腐蚀，从而提高其光催化稳定性。

转自：“科研一席话”微信公众号

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