第一作者:Xing Cao, Zheng Chen
通訊作者:Qing Peng, Chen Chen, Yadong Li
通訊單位:清華大學(xué)
研究亮點(diǎn):
1. 發(fā)展了一種具有高效載流子分離效率的光致變色復(fù)合光催化劑。
2. 實(shí)現(xiàn)了光催化氧化甲苯轉(zhuǎn)化率的大幅提高。
相比于常規(guī)的熱催化,基于半導(dǎo)體材料的光催化越來越表現(xiàn)出強(qiáng)勁的優(yōu)勢,尤其是在綠色合成方面。其中,有機(jī)反應(yīng)領(lǐng)域的非均相光催化研究尚處于萌芽階段,這主要是局限于目前光催化材料的載流子分離效率。
有鑒于此,清華大學(xué)李亞棟、Chen Chen, Qing Peng團(tuán)隊(duì)發(fā)展了一種具有高效載流子分離效率的光致變色復(fù)合光催化劑。
圖1. P-BWO的能帶圖、微觀結(jié)構(gòu)以及工作機(jī)理
研究人員合成了一種Bi2WO6–x/無定形BiOCl (p-BWO)納米片。和常規(guī)Bi2WO6不同的是,這種納米片復(fù)合材料在可見光照射下呈現(xiàn)出藍(lán)色,并會被空氣中的氧漂白。
以甲苯光催化氧化作為模型反應(yīng),這種新型復(fù)合材料的轉(zhuǎn)化率是常規(guī)Bi2WO6的166倍。對材料的微觀結(jié)構(gòu)分析表明,材料中存在大量W(VI)O6–x單元結(jié)構(gòu),這些位點(diǎn)促進(jìn)了光生電子的快速和連續(xù)消耗,從而加速電子-空穴對的分離。
圖2. P-BWO和常規(guī)Bi2WO6的表征
圖3.光催化氧化甲苯
圖4. P-BWO和常規(guī)Bi2WO6的催化性能
圖5. P-BWO結(jié)構(gòu)分析
圖6. P-BWO和常規(guī)Bi2WO6的Raman和XAFS表征
參考文獻(xiàn):
Xing Cao, Zheng Chen, Qing Peng, Chen Chen, Yadong Li et al. A photochromic composite with enhanced carrier separation for the photocatalytic activation of benzylic C–H bonds in toluene. Nature Catalysis 2018.
DOI: 10.1038/s41929-018-0128-z
https://www.nature.com/articles/s41929-018-0128-z
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