近日,我?;瘜W與化工學院李偉副教授與環(huán)境科學與工程學院王傳義教授針對過渡金屬硫化物(TMSs)半導體光催化材料在光催化過程中結構不穩(wěn)定導致其催化活性持久性不好的科學問題開展了系列研究工作,相關研究成果先后發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319,2篇)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等國際知名期刊。
為了緩解傳統(tǒng)化石能源面臨枯竭所產(chǎn)生的能源壓力,并進一步促進綠色可持續(xù)發(fā)展,開發(fā)可替代的環(huán)境友好型新能源或能源載體至關重要。鑒于太陽光能來源廣泛、使用方便、綠色可持續(xù)性等優(yōu)點,將其轉變?yōu)榭煞奖憷玫母吒郊又祷瘜W能(如CO、CH3OH、CH4、C2H6、H2等)無疑是開發(fā)和利用新能源的有效途徑,具有明顯的潛在應用價值。其中,“綠氫”是一種低密度、高附加值、零污染和易于存儲的可持續(xù)型能源載體。因此,如何通過有效手段高效制氫是能源與材料化學領域共同關注的焦點。近年來,太陽光誘導催化技術因其易操作、低能耗、無二次污染等優(yōu)勢被眾多研究者關注,相繼開發(fā)了大量基于半導體的光催化材料,有效促進了太陽光能向綠氫能量體的轉換。然而,傳統(tǒng)半導體光催化材料普遍因其寬帶光波響應性差和電子-空穴易復合等影響而難以獲得高效的光催化活性,所以探尋更為高效的光催化材料就成了該領域研究的重點。
過渡金屬硫化物(TMSs)具有窄帶隙和寬頻光捕獲的固有優(yōu)勢,是一類可以完成高效寬頻光波響應催化活性的光催化材料。然而,在長時間光誘導下TMSs往往表現(xiàn)為結構不穩(wěn)定,容易發(fā)生光腐蝕,難以獲得持久的高性能光催化活性。如何在提高TMSs基光催化劑催化活性的同時,有效抑制其光腐蝕影響,增強其結構穩(wěn)定性,是需要研究者不斷探索和解決的關鍵科學問題。為此,李偉副教授與王傳義教授針對TMSs半導體光催化材料在光催化過程中結構不穩(wěn)定導致催化活性持久性不好的科學問題開展了系列研究工作。
三維(3D)多孔BN/rGO骨架穩(wěn)定的MoS2復合光催化劑制備及產(chǎn)氫性能研究(Chem. Eng. J. 435 (2022) 132441)
先后合成了三維(3D)多孔BN/rGO骨架穩(wěn)定的MoS2復合光催化劑、單原子態(tài)Pd表面修飾CdS納米光催化劑、N雜原子體相摻雜CdS納米光催化劑,且均在模擬日光誘導下表現(xiàn)出顯著增強且持久穩(wěn)定的光催化產(chǎn)氫活性。
單原子態(tài)Pd表面修飾CdS納米光催化劑合成及產(chǎn)氫性能研究(Appl. Catal. B-Environ. 304 (2022) 121000)
特別是單原子態(tài)Pd表面修飾的CdS納米光催化劑,因其明顯降低的光催化反應能壘和協(xié)同的金屬-半導體相互作用機制,可在模擬日光誘導下進行全分解水高效制氫。相關研究為獲得高穩(wěn)定性、高HER光活的TMSs基光催化劑提供了系列簡單、綠色和行之有效的方法。
N雜原子體相摻雜CdS納米光催化劑合成及產(chǎn)氫性能研究(Appl. Catal. B-Environ. 313 (2022) 121470)
其研究成果分別以“3D porous BN/rGO skeleton embedded by MoS2nanostructures for simulated-solar-light induced hydrogen production”“Pd single-atom decorated CdS nanocatalyst for highly efficient overall water splitting under simulated solar light”“Promoting body carriers migration of CdS nanocatalyst by N-doping for improved hydrogen production under simulated sunlight irradiation”為題先后發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等國際知名期刊。
相關原文鏈接:
(1)https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132441
(2)https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.121000
(3)https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121470
(核稿:仝建波 編輯:劉倩)