在原位重构CdS的过程中引入了缺陷，使得该材料在光催化CO2还原反应中的氧耐受性提高了23%

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Defects Induced in Situ Reconstruction of CdS with Oxygen-Tolerance Up to 23% in the Photocatalytic CO2 Reduction

光催化材料CdS-D通过氧参与重建形成硫酸镉羟基活性中心，显著提升CO?还原为CO的效率并耐受23%氧气。缺陷诱导空穴积累促进CO?吸附并抑制O?吸附，经循环实验后CO生成率达5124 μmol g-1 h-1。该发现为工业级直接转化低浓度CO?提供新途径，避免传统碳捕集步骤。

　　

摘要

直接驱动空气或烟气中的二氧化碳（CO₂）通过光催化还原来生产高附加值化学品和燃料具有很大挑战性，因为热力学上更优选的氧气还原反应（ORR）会抑制这一过程。在此，我们提出了一种新的涉及氧气的重构路径，用于CdS-D材料在光催化还原CO₂中的应用。该材料对氧气（O₂）具有很高的耐受性，在可见光照射下，即使氧气含量高达23%，仍能产生2766.7 μmol g^?1 h^?1的CO。有趣的是，氧气的存在并未抑制CO₂的还原效率，反而显著促进了这一过程，经过多次实验循环后，CO的生成速率可达到5124 μmol g^?1 h^?1。细致的结构分析表明，含有大量缺陷的CdS-D材料倾向于积累光生空穴，并且在氧气存在下，S^2?被氧化为SO₄^2?，形成Cd₂SO₄(OH)₂作为CO₂吸附的活性中心，同时抑制了氧气的吸附，这正是CdS-D对CO₂还原具有高耐受性的原因。这项工作揭示了一种独特的硫化物光腐蚀重构过程，为实现低浓度CO₂的直接转化提供了新思路，无需进行昂贵的碳捕获或净化步骤，从而简化了工业碳资源利用过程。

图形摘要

有缺陷的CdS-D材料比传统的CdS具有更好的氧气耐受性，在23%氧气浓度下仍能保持稳定的CO生成速率（2.77 mmol g^?1 h^?1），与纯CO₂条件相当。缺陷诱导的空穴积累引发了氧化重构，形成了活性物质Cd₂SO₄(OH)₂，增强了CO₂的吸附能力并抑制了氧气的吸附，从而实现了高氧气抗性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。