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胡勇课题组在高效双功能光催化剂研究领域取得重要进展

发布时间: 2021-04-22 08:42 来源: 金华市人民政府外事办公室   浏览次数:   

近日,浙江省“万人计划”科技创新领军人才、省突出贡献中青年专家胡勇教授课题组在环境、化工领域著名期刊Applied Catalysis B: Environmental(IF=16.683)上在线发表研究论文“Oxygen-vacancy-assisted construction of FeOOH/CdS heterostructure as an efficient bifunctional photocatalyst for CO2 conversion and water oxidation”,浙江师范大学为唯一通讯单位。

光催化技术是一种将太阳能转化为高附加值化学品的技术,在发展清洁能源、缓解日益严重的能源危机和环境问题等方面具备应用潜力。在过去的几十年里,光催化CO2还原和H2O裂解反应受到持续关注和广泛研究。为了提高光催化活性,科研工作者开发了多种半导体光催化剂。尽管如此,这些半导体的光催化活性仍然不如人意,主要原因是催化剂低的光电转化效率和缓慢的表面反应动力学。此外,大多数报道的光催化剂(包括含贵金属)通常只对一个特定反应表现出明显的光催化活性,导致一个光催化体系同时需要两种不同的光催化剂才能完成整个光解过程,这会增加实际应用的技术难度和经济成本。因此,开发高效双功能的光催化剂是一个挑战。

基于此,胡勇教授课题组成功合成了由具有丰富表面氧空位(VO)的FeOOH纳米纺锤体(NSs)和CdS纳米晶(NCs)组成的FeOOH/CdS(FCS)纳米异质结构,并探索了其在光催化CO2还原和H2O氧化方面的应用潜力。根据微结构分析和密度泛函理论(DFT)计算结果得出如下结论:(a)FeOOH表面VO辅助构建了FCS异质结,(b)界面VO增强异质结中两相之间的电子相互作用,(c)VO提升CO2的吸附、活化与转化能力,(d)FCS异质结是一种双功能的光催化剂,具备高效的光催化CO2还原和H2O氧化活性。该研究提出了一种VO辅助构筑高效异质结的策略,揭示了VO在异质结形成中的重要作用及其与异质结构协同光催化机制,为基于缺陷工程开发高效双功能的光催化剂提供了新思路。

浙师大2018级硕士研究生李磊和郭长发博士为共同第一作者,胡勇教授和陈德利副研究员为通讯作者。课题组成员郭长发博士自2019年入职浙师大以来,以第一作者或通讯作者身份在Appl. Catal. B: Environ.、Chem. Eng. J. 、Chem. Commun.等期刊上发表研究论文7篇。相关研究成果得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、浙江省“万人计划”科技创新领军人才项目和浙江师范大学自主设计科学研究项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.120203

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