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华中农业大学在环境光催化研究领域获得进展

新闻动态   |  来源:[本站]     2017-12-20
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华中农业大学理学院“先进材料与绿色催化”课题组在环境光催化研究领域获得进展,相关成果近日在国际期刊《Advanced Functional Materials》上发表,题为《In Situ Carbon Homogeneous Doping on Ultrathin Bismuth Molybdate:A Dual-Purpose Strategy for Efficient Molecular Oxygen Activation》。论文第一作者为华中农业大学博士生汪圣尧和理学院青年教师丁星博士,理学院陈浩教授和日本国立材料研究所叶金花教授为论文共同通讯作者。

光驱动的分子氧活化技术可以利用太阳能产生活性氧物种进而去除环境污染物。这种环保、低成本的方法被认为是极具发展潜力的环境修复方案。然而,光催化分子氧活化的关键性步骤:光子、激子与分子氧之间的能量耦合因反应复杂性截至目前依然极具挑战,且这个过程高度依赖于半导体的能带结构和电荷转移。因此,对半导体材料的能带位置及电子传输进行有效调控是实现高效分子氧活化的关键。由华中农业大学理学院陈浩教授带领的“先进材料与绿色催化”课题组与日本国立材料研究所叶金花教授课题组合作巧妙的利用油酸与油胺混合溶液作为溶剂,结合碳掺杂和超薄化首次设计合成了“双功能”的超薄碳掺杂钼酸铋光催化材料。在此策略下,获得的改性材料不仅具有在保持光吸收强度不变情况下极大增强其氧化还原能力,而且获得了在缩短载流子传输距离前提下的增强内建电场。

通过理论模拟计算及实验的证实,“双功能”策略下的超薄碳掺杂钼酸铋具备可见光下增强的分子氧活化能力,产生了大量的•O2-, •OH, 1O2,可以作为大气污染物一氧化氮的长效氧化去除反应活性物种,有效促进该催化反应的进行,其一氧化氮去除效率是未经改性钼酸铋的4.3倍。这种“双功能”策略不仅通过能带调整和电荷转移促进了高效分子氧活化反应,而且为高效光催化材料的构建开辟了新途径。

据悉,上述研究成果受国家自然科学基金、国家公派留学基金及校自主创新高水平论文培育项目资助。

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