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韩锡光课题组17-18年科研进展

发布时间:2018-04-20  访问次数:891

纳米材料的结构和组成是影响其物理和化学性质的两个重要因素。在过去两年中,我们的研究小组专注于调节纳米催化剂的结构和组成,以构建具有高光电活性的催化剂。主要结果如下:

(1)用高效光生载流子构建催化剂:N掺杂C-结构核 - 壳立方八面体结构中的Cu2O纳米粒子原位铆钉:

如何构建低成本,高光催化活性的催化剂是解决能源危机和环境污染的有效途径。提高入射光的利用效率,降低光生电子和空穴的复合概率是提高材料光催化活性的两个重要途径。我们通过苯并咪唑改性的铜基MOF的原位煅烧合成了N掺杂C原位铆钉的核 - 壳立方八面体结构。在与构成C-C键的光催化反应中使用该材料表现出高的光催化活性和稳定性。瞬态吸收光谱和理论计算表明,材料的核壳结构提高了入射光的利用效率。 Cu2O纳米粒子的原位铆钉延长了N掺杂C中光生载流子的寿命,因此最终产品显示出有效的光。催化活性。相关结果发表在ACS Catal。,2018,8,3348-3356(SCI TOP TOP,影响因子10.614)。

(2)构建N掺杂的C和Cu2O界面,以提高光载流子寿命和光催化活性

氧化亚铜(Cu2O)具有合适的禁带宽度并吸收可见光,并且通常用作可见光催化的催化剂。然而,其稳定性和光生载流子重组的容易性严重影响其光催化效率和循环稳定性。我们使用富含N的MOF(NTU-105)嵌段作为前体,通过原位煅烧合成由N掺杂的C作为基质负载的Cu2O的多孔结构。结合瞬态吸收光谱和理论计算,我们证明了N掺杂C基质的存在改善了Cu2O的稳定性并降低了光生电子和空穴的复合概率。其应用和光催化构建C-C有机催化反应,具有较高的光催化活性和稳定性。相关结果发表于J. Mater。化学。 A,2017,5,10220-10226; SCI TOP TOP,影响因子:8.867)。

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(III)杂原子掺杂碳涂层钴基氧化物及其锂离子电池的性能

金属氧化物由于其高比容量而经常用作锂离子电池的阳极材料。然而,导电性和体积膨胀效应差是限制金属氧化物锂离子电池实际应用的主要因素。我们使用富含杂原子(N,S)作为前体的MOF通过原位煅烧合成N掺杂的C涂覆的Co3O4泡沫材料和N,S掺杂的C涂覆的CoO泡沫材料。由于包含杂原子掺杂的C,金属氧化物的导电性得到改善,并且有效地抑制了充电和放电期间的体积膨胀问题。其作为负极材料的用途表现出锂离子电池的高性能和优异的循环稳定性。相关结果发表于J. Mater。化学。 A,2017,5,22964-22969,SCI TOP TOP,影响因子:8.867; J. Mater。化学。 A,2016,4,13040-13045,SCI TOP,影响因子:8.867)。

(4)构建长寿命光生载流子催化剂:氮掺杂碳包覆氮掺杂TiO2纳米材料

TiO2目前被认为是最有效的光催化剂之一。然而,其低可见光吸收率和高光生载流子复合率影响了其实际应用。我们以NH2-MIL-125(Ti)为前驱体,通过原位煅烧合成氮掺杂碳包覆氮掺杂TiO2纳米材料,并将其应用于光催化有机胺选择性氧化。它表现出高光催化活性。密度泛函理论,电子顺磁共振和瞬态吸收光谱表明,N掺杂碳的封装延长了TiO2光生电子和空穴的寿命,其N掺杂增加了材料对可见光的吸收,从而显示出高效率。光催化活性。相关结果发表于J. Mater。化学。 A,2018,6,2091-2099(SCI TOP TOP,影响因子:8.867)。

(5)高折射率(102)面TiO2中空结构的合成及其在光催化染料敏化有机催化中的应用

材料表面活性位的比例是影响其光催化性能的重要因素。增加材料的比表面与有源晶面的暴露表面的比率是增加材料的表面活性部位的两种重要方式。我们通过简单的一步水热法合成了高折射率(102)TiO2中空结构。该材料具有较高的比表面积和较高的晶面暴露活性,具有较高的光催化活性。相关结果发表在Inorg。化学。 2018,57,4550-4555(SCI Zone 2 TOP,影响因子:4.857)。

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