Chitosan Encapsulated CdSe QDs Assemblies for Visible Light-induced CO2 Reduction in an Aqueous Solution

doi:10.7503/cjcu20220192

Abstract

Abstract:

MPA-CdSe@chitosan assemblies were constructed through the coordination of amino groups in chitosan to the surface Cd²⁺ of CdSe quantum dots（QDs）. In MPA-CdSe@chitosan assemblies， chitosan with abundant amino groups and hydrophobic polymeric structure provides a CO₂-rich and hydrophobic micro-environment for QDs， thereby promoting the efficiency and selectivity of photocatalytic CO₂-to-CO conversion in an aqueous solution. The photocatalytic CO formation efficiency and selectivity of the MPA-CdSe@chitosan assemblies are 169 times and 8.6 times higher， respectively， than those of MPA-CdSe QDs system without chitosan. The MPA-CdSe@chitosan assemblies exhibited good stability of producing CO with an efficiency of 73.6 mmol/g（based on QDs’ mass） and a selectivity of 51.0% after 60 h of photocatalysis.

Key words: Photocatalysis, CO₂ reduction, Assembly, CdSe quantum dots, Chitosan

CLC Number:

O644.1

TrendMD:

XIA Wu, REN Yingyi, LIU Jing, WANG Feng. Chitosan Encapsulated CdSe QDs Assemblies for Visible Light-induced CO₂ Reduction in an Aqueous Solution[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(7): 20220192.

Figures/Tables 12

References 53

1	Gust D.， Moore T. A.， Moore A. L.， Acc. Chem. Res.， 2009， 42（12）， 1890—1898
2	Styring S.， Faraday Discuss.， 2012， 155， 357—376
3	Liu Z. M.， Sun Z. Y.， Acta Phys.⁃Chim. Sin.， 2021， 37（5）， 2012024
	刘志敏，孙振宇. 物理化学学报， 2021， 37（5）， 2012024
4	Benson E. E.， Kubiak C. P.， Sathrum A. J.， Smieja J. M.， Chem. Soc. Rev.， 2009， 38（1）， 89—99
5	Aresta M.， Dibenedetto A.， Dalton Trans.， 2007， 36（28）， 2975—2992
6	Quadrelli E. A.， Centi G.， Duplan J. L.， Perathoner S.， ChemSusChem， 2011， 4（9）， 1194—1215
7	Li L.， Li P. F.， Wang B.， Chem. J. Chinese Universities， 2020， 41（9）， 1917—1932
	李丽，李鹏飞，王博. 高等学校化学学报， 2020， 41（9）， 1917—1932
8	He P. C.， Zhou J.， Zhou A. W.， Dou Y. B.， Li J. R.， Chem. J. Chinese Universities， 2019， 40（5）， 855—866
	何鹏琛，周健，周阿武，豆义波，李建荣. 高等学校化学学报， 2019， 40（5）， 855—866
9	Wang P.， Yang M.， Tang S. P.， Chen F. T.， Li Y. J.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（6）， 1924—1932
	王鹏，阳敏，汤森培，陈飞台，李佑稷. 高等学校化学学报， 2021， 42（6）， 1924—1932
10	Wu J.， Liu J.， Xia W.， Ren Y. Y.， Wang F.， Acta Phys.⁃Chim. Sin.， 2021， 37（5）， 2008043
	吴进，刘京，夏雾，任颖异，王锋. 物理化学学报， 2021， 37（5）， 2008043
11	Tu W.， Zhou Y.， Zou Z.， Adv. Mater.， 2014， 26（27）， 4607—4626
12	Guo Q.， Liang F.， Li X. B.， Gao Y. J.， Huang M. Y.， Wang Y.， Xia S. G.， Gao X. Y.， Gan Q. C.， Lin Z. S.， Tung C. H.， Wu L. Z.， Chem， 2019， 5（10）， 2605—2616
13	Sheng H.， Oh M. H.， Osowiecki W. T.， Kim W.， Alivisatos A. P.， Frei H.， J. Am. Chem. Soc.， 2018， 140（12）， 4363—4371
14	Xia W.， Wu J.， Hu J. C.， Sun S.， Li M. D.， Liu H.， Lan M.， Wang F.， ChemSusChem， 2019， 12（20）， 4617—4622
15	Fujiwara H.， Hosokawa H.， Murakoshi K.， Wada Y.， Yanagida S.， Okada T.， Kobayashi H.， J. Phys. Chem. B， 1997， 101（41）， 8270—8278
16	Crovetto R.， J. Phys. Chem. Ref. Data， 1991， 20（3）， 575—589
17	Wang H. Y.， Hu R.， Lei Y. J.， Jia Z. Y.， Hu G. L.， Li C. B.， Gu Q.， Catal. Sci. Technol.， 2020， 10（9）， 2821—2829
18	Yanagida S.， Kanemoto M.， Ishihara K. I.， Wada Y.， Sakata T.， Mori H.， Bull. Chem. Soc. Jpn.， 1997， 70（9）， 2063—2070
19	Nguyen D. T.， Chouat A.， Do T. O.， Sustain. Energ. Fuels， 2021， 5（16）， 4015—4022
20	Foster A. B.， Webber J. M.， Adv. Carbohyd. Chem.， 1961， 15， 371—393
21	Kumar S.， Prasad K.， Gil J. M.， Sobral A.， Koh J.， Carbohydr. Polym.， 2018， 198， 401—406
22	Jung J.， Puligundla P.， Ko S.， Food Chem.， 2012， 135（4）， 2170—2174
23	Le H. Q.， Sekiguchi Y.， Ardiyanta D.， Shimoyama Y.， ACS Omega， 2018， 3（10）， 14103—14110
24	Song J.， Liu J.， Zhao W.， Chen Y.， Xiao H.， Shi X.， Liu Y.， Chen X.， Ind. Eng. Chem. Res.， 2018， 57（14）， 4941—4948
25	Tamboli A. H.， Chaugule A. A.， Kim H.， Fuel， 2016， 166， 495—501
26	Shieh Y. T.， Chen Y. D.， Don T. M.， Carbohydr. Polym.， 2020， 241， 116408
27	El⁃Azzami L. A.， Grulke E. A.， J. Membr. Sci.， 2008， 323（2）， 225—234
28	Zhou D.， Zhang L.， Zhou J.， Guo S.， Water Res.， 2004， 38（11）， 2643—2650
29	Jamshaid A.， Hamid A.， Muhammad N.， Naseer A.， Ghauri M.， Iqbal J.， Rafiq S.， Shah N. S.， ChemBioEng Rev.， 2017， 4（4）， 240—256
30	Knowles K. E.， Frederick M. T.， Tice D. B.， Morris⁃Cohen A. J.， Weiss E. A.， J. Phys. Chem. Lett.， 2011， 3（1）， 18—26
31	Leatherdale C. A.， Bawendi M. G.， Phys. Rev. B， 2001， 63（16）， 165315
32	Xiong X.， Zhao Y.， Shi R.， Yin W.， Zhao Y.， Waterhouse G. I. N.， Zhang T.， Sci. Bull.， 2020， 65（12）， 987—994
33	Wang S.， Han X.， Zhang Y.， Tian N.， Ma T.， Huang H.， Small Struct.， 2021， 2， 2000061
34	Huang M. Y.， Li X. B.， Gao Y. J.， Li J.， Wu H. L.， Zhang L. P.， Tung C. H.， Wu L. Z.， J. Mater. Chem. A， 2018， 6（14）， 6015—6021
35	Wang F.， Liang W. J.， Jian J. X.， Li C. B.， Chen B.， Tung C. H.， Wu L. Z.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2013， 52（31）， 8134—8138
36	Han H. Y.， Sheng Z. H.， Liang J. G.， Mater. Lett.， 2006， 60（29⁃30）， 3782—3785
37	Hirano S.， Polym. Int.， 1999， 48， 732—734
38	Ma G.， Yang D.， Kennedy J. F.， Nie J.， Carbohydr. Polym.， 2009， 75（3）， 390—394
39	Song Q.， Zhang Z.， Gao J.， Ding C.， J. Appl. Polym. Sci.， 2011， 119（6）， 3282—3285
40	Suder B. J.， Wightman J. P.， Adsorption from Solution， Academic Press， New York， 1983， 235—244
41	Piron E.， Domard A.， Int. J. Biol. Macromol.， 1998， 22， 33—40
42	Bayramoglu G.， Yakup Arica M.， Bektas S.， J. Appl. Polym. Sci.， 2007， 106（1）， 169—177
43	Kang B.， Chang S. Q.， Dai Y. D.， Chen D.， Radiat. Phys. Chem.， 2008， 77（7）， 859—863
44	Shigemasa Y.， Matsuura H.， Sashiwa H.， Saimoto H.， Int. J. Biol. Macromol.， 1996， 18（3）， 237—242
45	Brugnerotto J.， Lizardi J.， Goycoolea F. M.， Arguelles⁃Monal W.， Desbrieres J.， Rinaudo M.， Polymer， 2001， 42， 3569—3580
46	Nieto J. M.， Peniche⁃Covas C.， Del Bosque J.， Carbohydr. Polym.， 1992， 18， 221—224
47	Hasan S.， Krishnaiah A.， Ghosh T. K.， Viswanath D. S.， Ind. Eng. Chem. Res.， 2006， 45， 5066—5077
48	Wu Y.， Chen C.， Yan X.， Sun X.， Zhu Q.， Li P.， Li Y.， Liu S.， Ma J.， Huang Y.， Han B.， Angew. Chem. Int. Ed.， 2021， 60（38）， 20803—20810
49	Aldana J.， Lavelle N.， Wang Y.， Peng X.， J. Am. Chem. Soc.， 2005， 127， 2496—2504
50	Jian J. X.， Liu Q.， Li Z. J.， Wang F.， Li X. B.， Li C. B.， Liu B.， Meng Q. Y.， Chen B.， Feng K.， Tung C. H.， Wu L. Z.， Nat. Commun.， 2013， 4， 2695
51	Maachou H.， Genet M. J.， Aliouche D.， Dupont⁃Gillain C. C.， Rouxhet P. G.， Surf. Interface Anal.， 2013， 45（7）， 1088—1097
52	Lawrie G.， Keen I.， Drew B.， Chandler⁃Temple A.， Rintoul L.， Fredericks P.， Grøndahl L.， Biomacromolecules， 2007， 8， 2533—2541
53	Tauc J.， Grigorovici R.， Vancu A.， Phys. Status Solidi， 1966， 15（2）， 627—637

[1]	QIN Yongji, LUO Jun. Applications of Single-atom Catalysts in CO₂ Conversion [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(9): 20220300.
[2]	LIN Zhi, PENG Zhiming, HE Weiqing, SHEN Shaohua. Single-atom and Cluster Photocatalysis： Competition and Cooperation [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(9): 20220312.
[3]	TENG Zhenyuan, ZHANG Qitao, SU Chenliang. Charge Separation and Surface Reaction Mechanisms for Polymeric Single-atom Photocatalysts [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(9): 20220325.
[4]	WANG Xintian, LI Pan, CAO Yue, HONG Wenhao, GENG Zhongxuan, AN Zhiyang, WANG Haoyu, WANG Hua, SUN Bin, ZHU Wenlei, ZHOU Yang. Techno-economic Analysis and Industrial Application Prospects of Single-atom Materials in CO₂ Catalysis [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(9): 20220347.
[5]	LI Lin, QI Fenglian, QIU Lili, MENG Zihui. Dynamic Amorphous Photonic Structure Patterns Assembled by Hexagonal Magnetic Nanosheets [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(8): 20220123.
[6]	WU Yushuai, SHANG Yingxu, JIANG Qiao, DING Baoquan. Research Progress of Controllable Self-assembled DNA Origami Structure as Drug Carrier [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(8): 20220179.
[7]	WANG Ruhan, JIA Shunhan, WU Limin, SUN Xiaofu, HAN Buxing. CO₂-involved Electrochemical C—N Coupling into Value-added Chemicals [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(7): 20220395.
[8]	ZHAO Yingzhe, ZHANG Jianling. Applications of Metal-organic Framework-based Material in Carbon Dioxide Photocatalytic Conversion [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(7): 20220223.
[9]	QIU Liqi, YAO Xiangyang, HE Liangnian. Visible-light-driven Selective Reduction of Carbon Dioxide Catalyzed by Earth-abundant Metalloporphyrin Complexes [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(7): 20220064.
[10]	WANG Guangqi, BI Yiyang, WANG Jiabo, SHI Hongfei, LIU Qun, ZHANG Yu. Heterostructure Construction of Noble-metal-free Ternary Composite Ni（PO₃）₂-Ni₂P/CdS NPs and Its Visible Light Efficient Catalytic Hydrogen Production [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(6): 20220050.
[11]	TAO Yu, OU Honghui, LEI Yongpeng, XIONG Yu. Research Progress of Single-atom Catalysts in Photocatalytic Reduction of Carbon Dioxide [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(5): 20220143.
[12]	FENG Li, SHAO Lanxing, LI Sijun, QUAN Wenxuan, ZHUANG Jinliang. Synthesis of Ultrathin Sm-MOF Nanosheets and Their Visible-light Induced Photodegradation of Mustard Simulant [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(4): 20210867.
[13]	MENG Xiangyu, ZHAN Qi, WU Yanan, MA Xiaoshuang, JIANG Jingyi, SUN Yueming, DAI Yunqian. Photothermal Enhanced Photocatalytic Hydrogenation Performance of Au/RGO/Na₂Ti₃O₇ [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(3): 20210655.
[14]	ZHANG Xiaoyu, XUE Dongping, DU Yu, JIANG Su, WEI Yifan, YAN Wenfu, XIA Huicong, ZHANG Jianan. MOF-derived Carbon-based Electrocatalysts Confinement Catalyst on O₂ Reduction and CO₂ Reduction Reactions [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(3): 20210689.
[15]	ZHOU Ying, HE Peinan, FENG Haisong, ZHANG Xin. Optimal Distribution of Active Sites of CO₂ Reduction Reaction Catalyzed by Diatomic Site M-N-C [J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(2): 20210640.

Chitosan Encapsulated CdSe QDs Assemblies for Visible Light-induced CO₂ Reduction in an Aqueous Solution

RichHTML

PDF (PC)

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 12

References 53

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments