DOI:10.1016/j.cej.2020.127377

受自然界中碳循环的启发，有望通过光催化还原二氧化碳将二氧化碳转化为能量密集的碳氢燃料。在本文中，通过静电纺丝和煅烧制备了分层ZnMn2O4/ZnO纳米纤维作为光催化剂。它们的性能优于原始ZnO纳米纤维，其CO和CH4产量增加了约4倍。除了设计带来的好处（例如，更多暴露的活性位点和多重光反射）外，从界面电荷转移中获得的其他益处也很重要。密度泛函理论计算（DFT）和X射线光电子能谱（XPS）表明了这一点。光致发光（PL）和时间分辨PL光谱显示，复合材料的电荷分离效率显著提高。此外，也验证了复合材料中的S型电荷转移。该研究结果首次证明了在基于p型ZnMn2O4和n型ZnO的异质结中也可以实现S型电荷转移。本研究为由p型和n型半导体组成的其他S型光催化剂的设计提供了新的思路。

图1.样品Z、ZZM5、ZZM30、ZZM50和ZM的XRD图。

图2.（a）Z和（b）ZZM30的FESEM图像。（c）ZZM30的TEM和（d）HRTEM图像。（e）ZZM30中Zn、O和Mn的EDX映射。

图3.样品Z、ZZM5、ZZM30、ZZM50和ZM的紫外可见DRS。

图4.（a）Z、ZZM5、ZZM30和ZZM50的N2吸附-解吸等温线和PSD曲线（插图）。（b）Z、ZM和ZZM30的CO2吸附等温线。

图5.（a）Z、ZM和ZZM30的XPS全扫描光谱。Z、ZM和ZZM30中（b）Zn 2p，（d）O 1s的高分辨率XPS光谱。（c）ZM和ZZM30的Mn 2p。

图6.（a）样品Z和ZZM30的EIS和（b）LSV曲线。

图7.（a）样品Z、ZZM5、ZZM30和ZZM50的PL光谱。（b）样品Z和ZZM30的时间分辨PL光谱。

图8.（a）用Tauc法拟合样品Z和ZM的Eg。（b）样品Z和ZM在不同频率下的Mott-Schottky曲线。（c）Z、ZM和ZZM30的XPS价带谱。（d）Z和ZM的能带结构图（EF由DFT计算得出）。

图9.（a）ZnMn2O4（001）和（b）ZnO（001）面的静电势。

图10.（a）样品Z、ZZM5、ZZM30、ZZM50和ZM的光催化CO2还原性能。（b）ZZM30的光催化循环性能。

图11.（a）接触前ZnO和ZnMn2O4的Φ。（b）接触后和（c）在光照射下ZnMn2O4/ZnO之间的S型电荷转移。