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中國科大在金屬氧化物催化劑取得新進展

點擊次數:1786     更新時間:2019-03-05

中國科大在金屬氧化物催化劑取得新進展!

現今,絕大部分催化反應是基于貴金屬催化劑的使用,并且是依靠石油、煤炭的燃燒所驅動的,存在催化劑材料高成本、高能耗等缺點。與貴金屬催化劑相比,金屬氧化物具有低成本等優(yōu)點,但金屬氧化物在氧分子活化體系中的表現卻不盡人意,其瓶頸在于無法有效地俘獲太陽能并將之傳遞給氧分子。

  針對該挑戰(zhàn),熊宇杰課題組設計出了一類具有可控氧空位缺陷態(tài)的氧化鎢納米結構。通常金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點,無法通過化學吸附來活化氧分子。在該工作中,氧空位缺陷的構筑克服了該缺點,促進了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的轉移。另一方面,缺陷態(tài)的出現大幅度地擴寬了光催化劑的吸光范圍,使其在可見光和近紅外光區(qū)寬譜范圍內俘獲太陽能。這兩方面的貢獻實現了太陽能的有效俘獲及能量轉換傳遞,解決了氧化物催化劑在光催化有機合成中的瓶頸問題。熊宇杰課題組通過與中國科大教授江俊合作,以理論模擬方法清晰地描述了氧空位缺陷態(tài)在這兩方面的貢獻。國家同步輻射實驗室教授宋禮和朱俊發(fā)課題組則分別利用X射線吸收精細結構譜和光電子能譜解析了缺陷態(tài)光催化劑的精細配位結構及能帶結構,證實了理論模擬結果。基于該認識,研究人員得以通過晶體缺陷工程來調控太陽能驅動有機有氧偶聯(lián)反應的性能,為利用太陽能替代熱源驅動有機合成提供了可能性,也對光催化材料的理性設計具有重要推動作用。

    研究工作得到了科技部“973”計劃、國家自然科學基金、合肥大科學中心、校重要方向項目培育基金等項目的資助。

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