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商丘師范學院青年教師李盼博士在光催化研究領(lǐng)域取得新進展

來源:商丘師范學院      2020-06-12
導讀:光催化還原CO2通過利用太陽能把CO2轉(zhuǎn)化為高附加值化學品,有望同時解決碳排放和能源短缺的問題,且具有污染小、反應(yīng)條件溫和、耗能低等優(yōu)點,已成為國際學術(shù)界的研究熱點。

光催化還原CO2通過利用太陽能把CO2轉(zhuǎn)化為高附加值化學品,有望同時解決碳排放和能源短缺的問題,且具有污染小、反應(yīng)條件溫和、耗能低等優(yōu)點,已成為國際學術(shù)界的研究熱點。ZnS是一種重要的II-VI族過渡金屬硫化物,不僅光生載流子產(chǎn)生的理論效率較高,而且由于其具有相對較負的導帶電位而使光生電子具有強還原能力。在水溶液體系中,光催化還原CO2反應(yīng)(CO2RR)和光解水反應(yīng)(HER)是同時存在的,兩個相互競爭的過程。然而,迄今為止,闡明CO2RRHER兩個競爭反應(yīng)的光催化選擇性機理仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

近日,我校化學化工學院青年教師李盼博士在環(huán)境/化工領(lǐng)域國際權(quán)威期刊Applied Catalysis B: Environmental SCI一區(qū),影響因子14.23上發(fā)表題為“Unraveling the selectivity puzzle of H2 evolution over CO2 photoreduction using ZnS nanocatalysts with phase junction”DOI: 10.1016/j.apcatb.2020.119115)的研究論文,原文鏈接為:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320305300。

 作者選擇ZnS作為模型催化劑,構(gòu)筑了“Sphalerite-Wurtzite”相結(jié),同時研究了水溶液中CO2RRHER性能。結(jié)合實驗結(jié)果和理論計算,從動力學(反應(yīng)物/產(chǎn)物吸脫附)和熱力學(氧化還原電勢、中間產(chǎn)物的吉布斯自由能改變)兩方面深入系統(tǒng)地探討了兩者之間的競爭,揭示了ZnSHER表現(xiàn)出較高選擇性的原因(如上圖所示)。該研究成果不僅加深了對水溶液體系中CO2RRHER兩個競爭反應(yīng)的理解,同時對今后半導體催化劑光催化還原選擇性的調(diào)控具有重要指導意義。

上述工作受到中國科學院一帶一路項目、國家自然科學基金、商丘師范學院博士啟動經(jīng)費的資助。商丘師范學院化學化工學院以及河南省新能源電池材料工程技術(shù)研究中心為本工作的順利進行提供了設(shè)備和資金支持。




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