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Angew：大連化物所章福祥團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)新型寬光譜捕光催化材料
來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所 2022-12-01
導(dǎo)讀：近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能制儲(chǔ)氫材料與催化研究組（DNL1621組）章福祥研究員團(tuán)隊(duì)與日本東京工業(yè)大學(xué)Kazuhiko Maeda教授團(tuán)隊(duì)合作，設(shè)計(jì)合成了一種層狀結(jié)構(gòu)的寬光譜捕光催化新材料β-ZrNBr，其吸光帶邊可至530nm，表現(xiàn)出較優(yōu)異的光催化水分解半反應(yīng)制氫和放氧、光催化半反應(yīng)還原CO2制甲酸等功能。
寬光譜捕光催化材料的設(shè)計(jì)合成是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能高效光—化學(xué)轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)，其吸收帶邊越寬，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化理論效率越高。在前期氮氧化物設(shè)計(jì)合成基礎(chǔ)上，本工作中，科研人員通過(guò)氮元素與鹵素離子共取代氧原子策略，合成了氮鹵化物（β-ZrNBr），解決了以往單純氮取代氧過(guò)程中，由于電荷不匹配（N3-，O2-），導(dǎo)致產(chǎn)生不可避免缺陷態(tài)的弊端，實(shí)現(xiàn)了兼具寬光譜響應(yīng)和低缺陷密度的新型可見(jiàn)光催化材料的開(kāi)發(fā)。該新型寬光譜捕光催化材料為層狀結(jié)構(gòu)化合物，其結(jié)構(gòu)單層為雙面Br-離子夾棱形ZrN層板的結(jié)構(gòu)，且通過(guò)插層剝離后可得到納米片結(jié)構(gòu)。此外，科研人員通過(guò)在β-ZrNBr表面分別修飾Pt、RuOx、RuRu’分子，實(shí)現(xiàn)了該材料光催化還原水產(chǎn)氫、光催化水氧化產(chǎn)氧、光催化還原CO2產(chǎn)甲酸等半反應(yīng)功能，展示了較好的光化學(xué)轉(zhuǎn)化應(yīng)用潛力。中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部長(zhǎng)期致力于具有較寬可見(jiàn)光利用的新光催化材料開(kāi)發(fā)，先后設(shè)計(jì)合成了氮氧化物類（J. Mater. Chem. A，2013；J. Mater. Chem. A，2017；Chem. Commun.，2014；Angew. Chem. Int. Ed.，2015；Appl. Catal. B，2019；Adv. Mater.，2021；J. Energy Chem.，2021等）、含氧酸鹽類（Adv. Energy Mater.，2018）、金屬有機(jī)框架類（Adv. Mater.，2018；Sci. China Chem.，2020；J. Am. Chem. Soc.，2022）等不同類型、具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新材料，在光催化分解水制氫方面展現(xiàn)了良好性能。上述工作以“Layered β-ZrNBr Nitro-Halide as Multifunctional Photocatalyst for Water Splitting and CO2 Reduction”為題，于近日發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. Int. Ed.）上。該論文的第一作者是我所DNL1621組畢業(yè)生鮑云鋒博士和博士后杜仕文，以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技部等項(xiàng)目資助。文章鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202214273
參考資料：http://www.dicp.ac.cn/xwdt/kyjz/202211/t20221129_6556963.html
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