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本文报道了 一种合成稳定的Cu2O纳米立方体(Nanocubes)的方法。该Nanocube表面由混合价态的Cu组成。同时具有Cu(0,I,II) ，氧空位以及羟基OH，该表面混合态的存在使得歧化反应 Cu2O → Cu CuO变得可逆，从而使得该nanocubes对氧化稳定，可以在温和条件下异裂 H2和吸附CO2，从而实现在气相驱动CO2光催化加氢，（逆水汽变换反应，H2 CO2 → CO H2O）。
背景介绍
CCu2O是一个极其理想的半导体材料。它具有2-2.2 eV的直接带隙，因此在水溶液中被广泛用于可见光催化与电催化CO2等过程，但是氧化亚铜不稳定，容易发生歧化反应 Cu2O → Cu CuO。这极大地制约着其在光电催化中的应用。
▲图1. 无支撑(freestanding)纳米立方体的生长机制以及粉末XRD和SEM图。作者认为nanocubes在盐酸处理过程中，形成的CuCl在水洗过程中的水解产生了freestanding的Cu2O ，该过程会残留一些Cu2(OH)3Cl 。 FTIR显示出Cu(I)-O 晶格振动。
▲图2. HRTEM 表征CF-Cu2O。
▲图3. CF-Cu2O的光催化性能。CO2/H2 = 5/1时，催化剂性能及稳定性都较1:1时更好。作者发现将分子筛LTA-3A放入反应中后，催化剂稳定性和性能进一步提升，因此作者认为反应生成的水对nanocubes依然有影响。
▲图4. CF-Cu2O的原位DRIFTS，无光条件。a为H2的室温裂解，b为H活化表面的CO2 转化。作者认为1,137 cm−1是 Cu(I)-H振动，说明H2的异裂。
▲图5. CF-Cu2O的原位DRIFTS，光照条件。此光照条件下，氢气的裂解过程与暗反应类似，也为异裂。而通入CO2之后，碳酸盐（1,505–1,530 cm−1)，吸附水(1,630 cm−1) ，与CO( 2,060, 2,077 and 2,094 cm−1)均逐渐形成。
▲图6. CF-Cu2O的光催化CO2加氢机理。
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文章链接：https://www.nature.com/articles/s41929-019-0338-z（点击文末｢阅读原文｣直达原文阅读）
