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首页> 外文期刊>The journal of physical chemistry, C. Nanomaterials and interfaces >Direct Donation of Protons from H2O to CO2 in Artificial Photosynthesis on the Anatase TiO2(101) Surface
【24h】

Direct Donation of Protons from H2O to CO2 in Artificial Photosynthesis on the Anatase TiO2(101) Surface

机译：将质子从H 2 O直接捐赠给锐钛矿TiO2（101）表面上的人工光合作用

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Conversion of CO2 and H2O into value-added organic molecules via artificial photosynthesis is a promising solution to current energy and environment problems. In the reaction, it is generally believed that CO2 is converted into organic molecules by photogenerated electrons and protons that result from photo-oxidation of H2O. In this work, we investigate the possibility that H2O, without being oxidized, directly donates protons to CO2 and other intermediates adsorbed at the oxygen vacancy on the anatase TiO2(101) surface. We found that this can greatly lower the barriers (by about 0.3 eV) for the hydrogenation of CO2, CO, H2CO, and CH3O because less energy is required to displace these adsorbates to accept the proton (in H2O). The OH- group produced in these reactions can recombine with a surface-adsorbed proton to form a new H2O molecule, making H2O a shuttling center of the adsorbed protons, or it can take part in the oxygen evolution reaction with a lower barrier. The results suggest that H2O can play multiple roles in artificial photosynthesis and the reduction and oxidation parts of the reaction may have synergistic effects.
机译：通过人造光合作用将CO 2和H 2 O转化为增值有机分子是对当前能量和环境问题的有希望的解决方案。在反应中，通常认为CO 2通过光生电子和质子转化为有机分子，所述电子和由H 2 O的光氧化产生的质子。在这项工作中，我们研究的是H 2 O，而不被氧化，直接捐赠质子为CO 2和吸附在该锐钛矿TiO 2（101）表面上的氧空位其它中间体的可能性。我们发现这可以极大地降低CO 2，CO，H 2CO和CH3O的氢化屏障（约0.3eV），因为需要更少的能量来取代这些吸附剂以接受质子（在H 2 O中）。在这些反应中产生的OH-基团可以用表面吸附的质子重组以形成新的H2O分子，使H 2 O是吸附质子的穿梭中心，或者它可以参与与较低屏障的氧气进化反应。结果表明，H2O可以在人造光合作用中发挥多种作用，并且反应的还原和氧化部分可能具有协同作用。

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