通过钴酞菁改性的POM-K8Ta6O19 Z型光阴极，实现二氧化碳（CO2）光耦合电催化转化为一氧化碳（CO）的过程

《Green Chemistry》：Photo-coupled electrocatalytic conversion of CO2 to CO over cobalt phthalocyanine-modified POM-K8Ta6O19 Z-scheme photocathodes

Z型异质结光催化剂制备及其CO2还原性能研究。通过浸渍法结合低温煅烧在氧空位K8Ta6O19晶体负载钴酞菁（CoPc），构建Z型异质结光阴极。实验表明CoT-7（CoPc:K8Ta6O19=1:7）在模拟光电条件下实现CO2到CO的高效转化，法拉第效率达99.5%，CO产率309 μmol cm?2 h?1，较纯CoPc提升3倍。性能提升源于宽光谱吸收和Z型电子转移机制，有效分离光生电荷并抑制复合。通过XPS、荧光光谱及原位红外光谱揭示了电荷转移和反应路径机制。为设计高效Z型光催化材料提供新策略。

　　

受天然光合作用的启发，构建无机-有机异质结被认为是设计高效光电催化剂以转化二氧化碳（CO?）的有效策略。在本研究中，我们通过将钴酞菁（CoPc）负载到含有氧空位的K?Ta?O??晶体（一种多金属氧酸盐，POM）基底上，并采用浸渍法结合低温煅烧，成功制备了Z型异质结光电催化剂。实验结果表明，在模拟太阳光耦合的电催化条件下，这些催化剂对二氧化碳的还原性能得到了显著提升。当CoPc与K?Ta?O??的质量比为1:7时，其光电催化还原二氧化碳的性能达到最佳，法拉第效率（FE_CO）为99.5%，在-1.0 V（相对于标准氢电极RHE）的电压下，二氧化碳的产率高达约309 μmol cm?2 h?1，这是纯CoPc性能的三倍。这种光电催化剂活性的提升归因于其宽光谱吸收特性以及通过Z型电子转移路径高效分离光生电荷的能力，这促进了电子传输并减少了电荷载流子的复合。此外，我们还利用X射线光电子能谱（XPS）、荧光光谱、电化学测试和原位红外光谱等实验结果进一步阐明了该Z型异质结的光电催化机制。本研究为通过无机-有机耦合设计高效的光电催化剂提供了一种策略。