Mechanistical investigation on the self-enhanced photocatalytic activity of CuO/Cu2O hybrid nanostructures by density functional theory calculations

文献情報

出版日 2016-09-14
DOI 10.1039/C6CP03977D
インパクトファクター 3.676
著者

Feiyu Diao, FengHui Tian, Wenshuang Liang, Honglei Feng, Yiqian Wang


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要旨

The photocatalytic mechanism of a Cu2O/CuO hybrid system is disclosed in detail by density functional theory (DFT) calculations. The synergistic relationship of the two counterparts is confirmed by hydrogen peroxide (H2O2) formation on the CuO nanowires and dissociation on the Cu2O nanoparticles; this enables the system to self-sufficiently produce hydroxyl radicals, which is highly efficient in the photocatalytic degradation of methyl orange. The exposed surfaces are found to be crucial in the cooperative photocatalytic system, especially the Cu2O(111) surface, in the dissociation of H2O2. The distinct positions of the conduction band minimum and valence band maximum for CuO and Cu2O and synergic surface reactions enable the effective utilization of the electrons and holes generated by visible-light irradiation. Our results will contribute to a greater understanding of the specific mechanism of photodegradation catalyzed by Cu2O/CuO heterostructures, which may lead to promising directions in structure optimization for photocatalysts with high photocatalytic efficiency.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
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Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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