ルチルTiO2ナノ粒子による界面操作は、金属複合/半導体ハイブリッド光触媒でCO2の還元をCOに増やすこと

金属複合体/半導体ハイブリッドは、可視光CO2還元の光触媒として注目を集めており、金属複合体から半導体への電子移動は、パフォーマンスを改善するために非常に重要です。ここでは、サイズが5〜10 nmのルチルTiO2ナノ粒子を修飾因子として使用して、半導体窒化炭素ナノシート（NS-C3N4）と超分子RU（II）-RE（I）ビンクルス錯体（RURE）の間の界面電荷移動を改善しました。Rure/TIO2/NS-C3N4ハイブリッドは、可視光（λ> 400 nm）の下での高い選択性を持つCO2の還元を、CO2の還元（λ> 400 nm）に還元することができ、COの形成率と代謝回転の両方の観点から、TiO2なしで4倍の類似体を4倍に4倍上回ることができました。番号（トン）。増強された光触媒活性は、主に、過渡吸収分光法によって明らかにされるように、可視光照射下でTiO2/NS-C3N4で生成された遊離および/または浅く閉じ込められた電子の長期寿命に起因していました。また、実験結果は、TiO2修飾子が領域の優れた吸着部位として機能し、複合体の望ましくない脱着の抑制をもたらし、それによって光触媒性能の改善に寄与することを示しました。この研究は、可視光CO2還元を改善するための金属複合/半導体ハイブリッド光触媒における界面操作の最初の成功した例を示しています。

Metal-complex/semiconductor hybrids have attracted attention as photocatalysts for visible-light CO2 reduction, and electron transfer from the metal complex to the semiconductor is critically important to improve the performance. Here rutile TiO2 nanoparticles having 5-10 nm in size were employed as modifiers to improve interfacial charge transfer between semiconducting carbon nitride nanosheets (NS-C3N4) and a supramolecular Ru(II)-Re(I) binuclear complex (RuRe). The RuRe/TiO2/NS-C3N4 hybrid was capable of photocatalyzing CO2 reduction into CO with high selectivity under visible light (λ > 400 nm), outperforming an analogue without TiO2 by a factor of 4, in terms of both CO formation rate and turnover number (TON). The enhanced photocatalytic activity was attributed primarily to prolonged lifetime of free and/or shallowly trapped electrons generated in TiO2/NS-C3N4 under visible-light irradiation, as revealed by transient absorption spectroscopy. Experimental results also indicated that the TiO2 modifier served as a good adsorption site for RuRe, which resulted in the suppression of undesirable desorption of the complex, thereby contributing to the improved photocatalytic performance. This study presents the first successful example of interfacial manipulation in a metal-complex/semiconductor hybrid photocatalyst for improved visible-light CO2 reduction to produce CO.