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浙江師范大學胡勇課題組在《德國應用化學》上發(fā)表學術(shù)成果

來源:浙江師范大學      2022-06-15
導讀:近日,浙江省“萬人計劃”杰出人才胡勇教授課題組與新加坡南洋理工大學樓雄文教授課題組合作在國際化學頂級學術(shù)期刊Angew. Chem. Int. Ed.上在線發(fā)表研究論文“Steering Catalytic Activity and Selectivity of CO2 Photoreduction to Syngas with Hydroxy-Rich Cu2S@ROH-NiCo2O3 Double-Shelled Nanoboxes”。該刊物是目前國際化學領(lǐng)域最具影響力的綜合性刊物之一,為中科院分區(qū)一區(qū)期刊,刊物最新影響因子為15.336。浙江師范大學2022級博士研究生李磊同學、代新燕博士和陳德利副教授為論文的共同第一作者,浙江師范大學為論文第一完成單位。

CO2光催化還原反應(CO2PRR)制備清潔太陽能燃料為實現(xiàn)碳中和提供了一種可持續(xù)發(fā)展策略。在目標CO2PRR產(chǎn)物中,太陽能合成氣(CO和H2)可作為工業(yè)過程(費托反應、甲醇合成、合成氣發(fā)酵等)的原料進一步轉(zhuǎn)化為下游化學品。合理設計催化劑是實現(xiàn)CO2PRR高效性能且產(chǎn)物比例可調(diào)的關(guān)鍵。鈷基氧化物因其具有豐富的鈷位點,可有效地結(jié)合和激活CO2分子,被認為是一種可靠的CO2PRR催化劑。近年來,一些策略包括晶面工程和形貌結(jié)構(gòu)調(diào)控等被廣泛用于優(yōu)化鈷基光催化劑催化產(chǎn)物的選擇性,但是鈷基催化劑的CO2PRR性能還不能滿足需求。尋找普適而有效的策略應用于CO2PRR制備高效性能且產(chǎn)物組分可調(diào)太陽能合成氣,成為CO2PRR領(lǐng)域的一個研究熱點。與廣泛報道的尖晶石結(jié)構(gòu)相比,巖鹽結(jié)構(gòu)鈷基氧化物(如鈷酸鎳,NixCoyOx+y),其具有較高的載流子密度和氧化還原活性被廣泛應用于電化學和光催化水氧化等領(lǐng)域。而且,巖鹽NixCoyOx+y表面覆蓋著豐富的羥基,為CO2PRR過程中所產(chǎn)生的關(guān)鍵中間體吸附和光催化反應路徑提供了一種可能的渠道。

胡勇教授團隊成員通過多步模板策略制備了一種富含羥基的Cu2S@ROH-NiCo2O3中空雙殼層納米盒(DSNBs)復合光催化劑,并將其應用于高效制備太陽能合成氣的研究。得益于分層中空幾何結(jié)構(gòu)以及p-n異質(zhì)結(jié),Cu2S@ROH-NiCo2O3 DSNBs能夠有效促進光吸收和電荷分離,表現(xiàn)出優(yōu)于單組分(Cu2S NBs和ROH-NiCo2O3 NSs)CO2PR性能(CO: 7.1 mmol g?1 h?1; H2: 2.8 mmol g?1 h?1)。此外,光譜和理論分析表明,ROH-NiCo2O3表面增強了*CO2吸附和降低了CO2產(chǎn)CO的能壘。因此,通過降低退火溫度來增大ROH-NiCo2O3的羥基含量,可使得CO/H2產(chǎn)物比例從0.51增加到1.24,這項工作為可調(diào)合成氣的人工光合作用提供了深入的見解。


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該課題組自2020年開展新型的CO2PRR光催化劑研究以來已取得一系列進展,相關(guān)成果分別發(fā)表在:Appl. Catal. B-Environ. 2021, 293, 120203; Chem. Eng. J. 2022, 434, 133867; Langmuir 2022, 38, 6491等材料、化學領(lǐng)域國際重要期刊上。

相關(guān)研究成果得到了浙江省“萬人計劃”杰出人才項目和浙江省自然科學基金重大項目的資助。

參考資料:http://sky.zjnu.edu.cn/2022/0615/c4932a398234/page.htm


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