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我校在能源及环境光催化领域研究取得新进展

时间:2020-01-26

南湖新闻网(通讯员杨祥龙)近日,我校理学院陈豪教授领导的“先进材料与绿色催化”研究小组在能源与环境光催化研究领域取得了进展。相关结果发表在国际期刊《应用催化》B: Environmental上,标题为“氧空位诱导Bi2Moo6高选择性转化为CH4的特殊CO2吸附模型”。论文的第一作者是我们学校的博士生杨祥龙、理学院的副教授王胜耀和硕士生杨楠。科学学院副教授陈豪教授、日本国家材料研究所的丁星教授和叶金华教授是这篇论文的共同交流作者。

人工光合作用利用太阳能和光催化剂将CO2和H2O转化为高附加值的碳氢化合物,这是太阳能转化研究领域的“圣杯”反应。在众多光催化材料中,含表面氧空位的半导体材料因其光谱吸收范围宽、载流子传输效率高和活化衬底分子能力强而受到研究者的极大关注。

然而,目前的研究主要集中在增强材料的光催化活性,而较少关注氧空位与CO2选择性转化之间的关系。

基于此,科学系的陈豪教授团队和日本国家材料研究所的叶金华教授团队通过理论计算和实验相结合,以{001}晶面上暴露的Bi2MoO6为模型材料,合作探索氧空位引入对CO2光催化转化路径的影响。密度泛函理论计算表明,在暴露于{001}晶面的Bi2MoO6上引入氧空位将导致CO2以B1-CO2构型吸附在其表面,并主要转化为高附加值的CH4。可见光催化还原CO2实验表明,含氧空位Bi2MoO6还原CO2为CO2/CH4的速率为0.27/2.01μmolg-1h-1,对CH4的选择性高达96.7%。活性和CH4选择性均优于只产生一氧化碳的无氧空位Bi2MoO6,实验结果与理论计算吻合良好。此外,还利用原位漫反射红外光谱仪监测CO2的转化过程,进一步研究了CO2的光催化还原机理。初步揭示了氧空位在CO2选择性光还原过程中的作用,对高活性、高选择性CO2光催化剂的设计和合成具有指导意义。

该研究得到了国家自然科学基金会、湖北省基金会和大学自主创新基金的支持。

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评论者:浩浩

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