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科学研究

yabo客户端:yabo客户端李伟副教授在TMSs基光催化材料制备及催化产氢性能研究领域取得重要进展

2022-07-15 09:54 文、图/yabo客户端 点击:[]

近日,yabo客户端化学与yabo客户端李伟副教授与环境科学与工程学院王传义教授针对过渡金属硫化物(TMSs)半导体光催化材料在光催化过程中结构不稳定导致其催化活性持久性不好的科学问题开展了系列研究工作,相关研究成果先后发表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319,2篇)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等国际知名期刊。

为了缓解传统化石能源面临枯竭所产生的能源压力,并进一步促进绿色可持续发展,开发可替代的环境友好型新能源或能源载体至关重要。鉴于太阳光能来源广泛、使用方便、绿色可持续性等优点,将其转变为可方便利用的高附加值化学能(如CO、CH3OH、CH4、C2H6、H2等)无疑是开发和利用新能源的有效途径,具有明显的潜在应用价值。其中,“绿氢”是一种低密度、高附加值、零污染和易于存储的可持续型能源载体。因此,如何通过有效手段高效制氢是能源与材料化学领域共同关注的焦点。近年来,太阳光诱导催化技术因其易操作、低能耗、无二次污染等优势被众多研究者关注,相继开发了大量基于半导体的光催化材料,有效促进了太阳光能向绿氢能量体的转换。然而,传统半导体光催化材料普遍因其宽带光波响应性差和电子-空穴易复合等影响而难以获得高效的光催化活性,所以探寻更为高效的光催化材料就成了该领域研究的重点。

过渡金属硫化物(TMSs)具有窄带隙和宽频光捕获的固有优势,是一类可以完成高效宽频光波响应催化活性的光催化材料。然而,在长时间光诱导下TMSs往往表现为结构不稳定,容易发生光腐蚀,难以获得持久的高性能光催化活性。如何在提高TMSs基光催化剂催化活性的同时,有效抑制其光腐蚀影响,增强其结构稳定性,是需要研究者不断探索和解决的关键科学问题。为此,李伟副教授与王传义教授针对TMSs半导体光催化材料在光催化过程中结构不稳定导致催化活性持久性不好的科学问题开展了系列研究工作。

三维(3D)多孔BN/rGO骨架稳定的MoS2复合光催化剂制备及产氢性能研究(Chem. Eng. J. 435 (2022) 132441)

先后合成了三维(3D)多孔BN/rGO骨架稳定的MoS2复合光催化剂、单原子态Pd表面修饰CdS纳米光催化剂、N杂原子体相掺杂CdS纳米光催化剂,且均在模拟日光诱导下表现出显著增强且持久稳定的光催化产氢活性。

单原子态Pd表面修饰CdS纳米光催化剂合成及产氢性能研究(Appl. Catal. B-Environ. 304 (2022) 121000)

特别是单原子态Pd表面修饰的CdS纳米光催化剂,因其明显降低的光催化反应能垒和协同的金属-半导体相互作用机制,可在模拟日光诱导下进行全分解水高效制氢。相关研究为获得高稳定性、高HER光活的TMSs基光催化剂提供了系列简单、绿色和行之有效的方法。

N杂原子体相掺杂CdS纳米光催化剂合成及产氢性能研究(Appl. Catal. B-Environ. 313 (2022) 121470)

其研究成果分别以“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”为题先后发表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等国际知名期刊。

相关原文链接:

(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 编辑:刘倩)

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