化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
移動(dòng)端訪問(wèn)更便捷
今日焦點(diǎn) Today's Focus
查看更多+-
干貨滿滿！“第四屆地質(zhì)與稀土樣品處理及檢測(cè)技術(shù)專場(chǎng)線上研討會(huì)”邀你報(bào)名
2025年5月15日14：00，化工儀器網(wǎng)特舉辦“第四[詳細(xì)]
華南師范大學(xué)在晶態(tài)材料用于人工光合作用領(lǐng)域取得了重要研究進(jìn)展
2022年10月04日 09:00:00
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：4782
華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院蘭亞乾教授和劉江教授的研究團(tuán)隊(duì)為了解決這一難題，提出利用具有氧化還原活性的晶態(tài)結(jié)構(gòu)基元構(gòu)建周期性分布的氧化-還原(OR)分子結(jié)光催化劑。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】光合作用，通常是指綠色植物(包括藻類)吸收光能，把二氧化碳和水合成富能有機(jī)物，同時(shí)釋放氧氣的過(guò)程。因此，科學(xué)界期望能夠研究人工光合作用，以促進(jìn)大氣中的碳-氧平衡。為了模擬這一綠色的轉(zhuǎn)化途徑，科學(xué)家將不同功能且能帶匹配的半導(dǎo)體相結(jié)合，設(shè)計(jì)構(gòu)建兼具氧化還原活性的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光催化劑來(lái)完成人工光合作用(即耦合光驅(qū)動(dòng)CO2還原和水氧化反應(yīng))。
異質(zhì)結(jié)光催化劑是為了克服單一光催化劑存在光生空穴和電子容易復(fù)合，光生空穴和電子氧化還原能力有限等問(wèn)題的缺陷而研制的。然而，由于異質(zhì)結(jié)材料具有多相雜化、非周期性分布和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)等特征，很難在分子水平上探索精準(zhǔn)的催化機(jī)理并建立對(duì)應(yīng)分子級(jí)結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系。這不利于進(jìn)一步指導(dǎo)高效全反應(yīng)催化劑的設(shè)計(jì)合成。此外，異質(zhì)結(jié)材料難以精確設(shè)計(jì)和調(diào)整結(jié)構(gòu)中氧化和還原組分不同連接方式和空間排列，因此很難系統(tǒng)地研究這些因素對(duì)光催化性能的具體影響。
華南師范大學(xué)化學(xué)學(xué)院蘭亞乾教授和劉江教授的研究團(tuán)隊(duì)為了解決這一難題，提出利用具有氧化還原活性的晶態(tài)結(jié)構(gòu)基元構(gòu)建周期性分布的氧化-還原(OR)分子結(jié)光催化劑。研究團(tuán)隊(duì)利用氧化型多酸簇(PMo12)和還原型金屬-有機(jī)簇(Ni5)以直接(d-OR)、交替(a-OR)或?qū)ΨQ(s-OR)方式，合成了三種分子結(jié)化合物。與預(yù)期相符，這三種分子結(jié)化合物均可以實(shí)現(xiàn)人工光合作用。值得注意的是，這些具有單相周期性分布的晶態(tài)催化劑明顯改變和豐富了傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)中已發(fā)現(xiàn)的光生電荷遷移方向和路徑，從而提高了光生電子和空穴的分離效率。
特別是s-OR中的展現(xiàn)出的對(duì)稱電荷遷移模式，與傳統(tǒng)的異質(zhì)結(jié)模型相比，可以更有效地抑制光生電荷復(fù)合，從而大大提高光催化性能。結(jié)構(gòu)分析和密度泛函理論計(jì)算表明，通過(guò)調(diào)整氧化簇和還原簇的空間排列，可以同步調(diào)節(jié)這些OR分子結(jié)光催化劑的能級(jí)、軌道排布和光生電荷遷移模式，從而進(jìn)一步優(yōu)化光催化性能。OR分子結(jié)體系的建立為提高人工光合作用中光生電荷利用效率提供了開(kāi)創(chuàng)性的思路和解決方案。
相關(guān)研究Molecular oxidation-reduction junctions for artificial photosynthetic overall reaction發(fā)表于美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》。
參考來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)
相關(guān)閱讀 Related Reading
查看更多+-
催化劑新技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)壽命高效制氫
中國(guó)科學(xué)院大學(xué)與北京大學(xué)聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，從現(xiàn)有催化劑穩(wěn)定性瓶頸切入，成功研制出一種超長(zhǎng)壽命、高效制氫新技術(shù)。2025-02-18 13:13:49 -
廈門大學(xué)在直接甲酸燃料電池催化劑研究中取得突破進(jìn)展
廈門大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)摻雜16種稀土元素，成功制備出一系列具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉑碲基海參狀納米催化劑，并實(shí)現(xiàn)了其高效甲酸電催化應(yīng)用。2025-01-27 10:10:00 -
近日，德國(guó)馬克斯·普朗克研究所科學(xué)家研制出一種獨(dú)特的拓?fù)涫中跃w，并將其用作水解制氫過(guò)程中的催化劑。通過(guò)操控該晶體內(nèi)電子...2024-12-02 11:18:56
-
AI助力！我國(guó)科學(xué)家取得催化基礎(chǔ)理論重大突破
近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)李微雪課題組在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)催化領(lǐng)域的突破性研究成果，他們通過(guò)揭示負(fù)載型金屬催化劑的“金屬-載體相...2024-11-23 15:05:36 -
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)帶來(lái)新成果 讓“永久化學(xué)品”也能輕松降解
永久性化合物通常指的是全氟和多氟烷基物質(zhì)。由于全氟和多氟烷基物質(zhì)的分子內(nèi)有牢固的碳-氟鍵，因此這類物質(zhì)通常具備了獨(dú)特的熱穩(wěn)定性、化...2024-11-21 13:32:50 -
安徽大學(xué)研制催化劑快速篩選裝置，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)空白
近日，安徽大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院傳來(lái)喜訊，由魏宇學(xué)和孫松團(tuán)隊(duì)研制的催化劑快速篩選裝置已完成工程機(jī)樣機(jī)迭代，并成功推向市場(chǎng)。這一創(chuàng)新成果不...2024-10-31 10:17:32
版權(quán)與免責(zé)聲明
- ①凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其他方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- ②本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- ③如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
