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光催化科技前沿一

发布时间:2018-06-15 11:02:26

光催化科技前沿(一)
为给广大科研工作者提供最新的行业动态和科研思路,中教金源会不定期推出科技前沿系列,将包括最新最有影响力的行业文献汇总,各个研究领域综述,实验仪器方法使用总结。
参考文献均为采用中教金源产品发表的文章。
这是第一期文献前沿汇总,包含了光电催化,光催化还原CO2,环境吸附系列。
光电催化系列:

  水裂解产氢是获得清洁化氢能源的重要手段,光电化学水裂解虽然历经数十年研究,仍然存在一系列问题。其中一个瓶颈问题就是,缺乏高效、稳定、廉价易得的光电极,无法同时满足高效、稳定、低成本三大指标。
  有鉴于此,瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel和Jingshan Luo团队报道了一种基于Cu2O纳米线的廉价、高效、稳定的光电阴极。研究人员首先制备Cu2O纳米线,然后同轴包裹Ga2O3纳米线,构建包覆于内的p-n结,最后通过ALD策略同轴包裹TiO2保护层,最终得到光电阴极材料。
  这种光电阴极可在整个可见光区高效捕获太阳光(超过600 nm),外部产氢量子产率接近80%。起始光电流超过+1V(vs RHE),光电流密度可达到10 mA cm-2(0 V,vs RHE)。



光催化还原CO2系列:




  甲醇具有较高的体积能量密度,是重要的化工原料及能源载体,有望在未来取代石油和天然气等传统化石燃料。热催化二氧化碳加氢是工业上制备甲醇的重要途径之一,为了实现较高的选择性和产率,该热催化反应必须在高压条件下进行。常压条件下高效二氧化碳加氢合成甲醇仍是一个巨大的挑战。此外,如果能够利用太阳光驱动该反应,将可再生太阳能转化为化学能,储存于甲醇中,对于解决能源危机和减缓温室效应具有重要的意义。然而,现有光催化材料常压条件下催化二氧化碳加氢合成甲醇的产率还远远低于实际应用的需求。
  苏州大学张晓宏教授团队与多伦多大学Geoffrey Ozin教授团队合作在光催化还原二氧化碳领域的最新研究成果,首次报道了富缺陷棒状氧化铟纳米晶超结构能够实现常压条件下光催化二氧化碳加氢合成甲醇,其催化活性是已报道最高活性的120倍,并具有较高的选择性(50%)和稳定性,为发展常压条件下光催化二氧化碳加氢合成甲醇的技术提供了新的思路。


文章信息:
Wang, L.; Ghoussoub, M.; Wang, H.; Shao, Y.; Sun, W.; Tountas, A. A.; Wood, T. E.; Li, H.; Loh, J. Y. Y.; Dong, Y.; Xia, M.; Li, Y.; Wang, S.; Jia, J.; Qiu, C.; Qian, C.; Kherani, N. P.; He, L.; Zhang, X.; Ozin, G. A., Photocatalytic Hydrogenation of Carbon Dioxide with High Selectivity to Methanol at Atmospheric Pressure. Joule.
环境吸附系列:

 

  NO2是非常常见的空气污染物。过去人们开发了很多材料,诸如分子筛,介孔硅,金属氧化物,活性炭等,来吸附NO2,但是这些材料对NO2吸附的能力有限,且NO2非常活泼,很容易与这些客体材料发生作用,进而发生不可逆的吸附作用。此外,对于NO2与客体材料表面位点之间的相互作用以及纳孔中NO2-NO2之间的相互作用,目前机理仍不明确,鲜有实验证据。
    MOFs作为一种热门的固体吸附剂,可以从空气中分离水,从乙烯中分离乙炔等,但是目前还没有报告研究MOFs对NO2的等温吸附。
本文报道的MFM-300(Al)材料,表现出前所未有的可逆吸附NO2的性能(常   温常压下最多可以吸附14.1 mmol g1)。这种材料不论在干燥潮还是湿条件下,甚至是SO2和CO2存在的条件下,均可以高选择性吸附NO2(5000 to <1 ppm)。吸附NO2的 MFM-300(Al) 材料可以在不损失结晶性和孔道结构的前提下完全重生。








文章信息:
Han, X.; Godfrey, H. G. W.; Briggs, L.; Davies, A. J.; Cheng, Y.; Daemen, L. L.; Sheveleva, A. M.; Tuna, F.; McInnes, E. J. L.; Sun, J.; Drathen, C.; George, M. W.; Ramirez-Cuesta, A. J.; Thomas, K. M.; Yang, S.; Schröder, M., Reversible adsorption of nitrogen dioxide within a robust porous metal–organic framework. Nature Materials 2018.
 



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