中國科大在光催化全解水研究中取得進展

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曉木蟲

中國科大在光催化全解水研究中取得進展

摘要: 　　該學習組提出通過設計構建單活性位點結構來分離光生電子和空穴對，并作為助催化劑實現(xiàn)高效的全解水性能 (見下圖)。利用氮化碳納米空間限域效應合成原子級分散的結構位點，同步輻射X射線吸收譜學以及高角環(huán)形暗場 ...

　　該學習組提出通過設計構建單活性位點結構來分離光生電子和空穴對，并作為助催化劑實現(xiàn)高效的全解水性能 (見下圖)。利用氮化碳納米空間限域效應合成原子級分散的結構位點，同步輻射X射線吸收譜學以及高角環(huán)形暗場像明確形成了單位點Co1-P4構型，從而獲得了單位點鈷基負載磷摻氮化碳復合型光催化劑。該復合結構在電子能帶結構中形成特殊中間態(tài)，不僅極大地提高了材料的可見光吸收，而且有效抑制光生電子-空穴對復合，成功將光生載流子壽命顯著提高約20倍。他們所設計的光催化劑實現(xiàn)了在模擬太陽光照、不加犧牲劑和貴金屬的條件下全解水產(chǎn)氫速率達410.3 μmol h-1 g-1，其中500 nm波長處量子效率達到2.2%。這種單活性位點復合型光催化劑將為進一步提升現(xiàn)有光催化劑的水分解性能提供新的設計思路和方法，同時也為從原子尺度探究催化活性中心和反應機理提供新的有效途徑。
　　該學習得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金和中科院合肥大科學中心基金等項目的資助。