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姜志锋博士在能源与燃料领域顶级期刊Energy & Environmental Science上发表最新科研成果
太阳成集团:2018-10-29 | 浏览次数: 次

  近日,我校太阳成集团姜志锋博士在能源与燃料领域顶级期刊Energy & Environmental Science (IF: 30.067)上在线发表论文“Nature-Based Catalyst for Visible-Light-Driven Photocatalytic CO2 Reduction” (Energy Environ. Sci., 2018, 11, 2382-2389)。该论文是姜志锋博士与香港中文大学、武汉理工大学以及广东工业大学等合作完成,澳门太阳集团官方网站为该论文的第一完成单位。
  利用半导体参与的光催化策略将温室气体CO2转化为高附加值燃料的同时降低其含量,是解决能源短缺和温室效应问题的理想方法之一。分级中空结构光催化剂具有较高密度的表面暴露活性位点以加速CO2吸附,能降低从体相到表面的扩散长度以促进光生电荷载流子的分离,并通过内部多光散射和反射提高可见光捕获性能,因此在光催化还原CO2研究领域应用广泛。近年来,生物质碳材料因成本低廉、导电性好及具有三维网络多孔结构等独特性质引起了研究者的关注,在光电化学、能量储存、以及分离科学等领域都有广泛研究。在各种生物材料碳材料中,具有均匀碳骨架的花粉衍生材料由于其大孔隙体积、高表面积和独特的3D网络结构而备受关注。与传统的化学合成法相比,生物质衍生材料的制备过程也更加经济环保。
基于此,该项工作制备了一种非金属生物质碳材料--分级改性油菜花粉(TRP)作为可见光还原CO2的催化剂。以低价易得的油菜花粉为前驱体,通过去核,甲醛固定以及浓酸碳化等步骤获得杂原子掺杂的生物质碳材料。所合成的生物质碳材料催化剂在不使用助催化剂或牺牲试剂的情况下,一氧化碳(CO)的生成速率可达到488.4 μmol·h-1·g-1,选择性可达到98.3%,420 nm处量子效率超过6.7%。且TRP催化剂的CO生成速率远高于常见的光催化剂,如g-C3N4(16.6μmol·h-1·g-1,高29.4倍)和P25 TiO2 (19.1μmol·h-1·g-1,高25.6倍)。其催化活性是已报道的碳基光催化剂还原CO2体系中最高的。原位傅里叶变换红外光谱分析揭示甲酸是主要的中间体。所合成的天然可持续光催化剂可以为设计具有突出的可见光驱动还原CO2性能的非金属催化剂提供新的视角。

  该研究工作获得国家自然科学基金项目等的资助。

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