利用光催化劑 有望使太陽(yáng)能效率獲大幅提升
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發(fā)布日期：2016-09-08
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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰教授課題組基于無(wú)機固體精準制備化學(xué)，采用晶體缺陷工程，設計出一類(lèi)具有缺陷態(tài)的氧化鎢納米結構，在廣譜
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰教授課題組基于無(wú)機固體精準制備化學(xué)，采用晶體缺陷工程，設計出一類(lèi)具有缺陷態(tài)的氧化鎢納米結構，在廣譜光照條件下展現出優(yōu)異的有氧偶聯(lián)催化性能，有望實(shí)現低能耗和低成本的有機化工技術(shù)。該成果7月11日在線(xiàn)發(fā)表在國際重要化學(xué)期刊《美國化學(xué)會(huì )志》上。
當今的有機化工體系中，絕大部分催化反應是基于貴金屬催化劑的使用，并且依靠石油、煤炭的燃燒所驅動(dòng)，存在催化劑材料成本高、能耗高等缺點(diǎn)。而金屬氧化物具有低成本等優(yōu)點(diǎn)，并且展現出光催化活性，是一類(lèi)理想的催化材料。然而，金屬氧化物在氧分子活化體系中的表現卻不盡如人意，無(wú)法有效俘獲太陽(yáng)能并將之傳遞給氧分子。
熊宇杰課題組針對該挑戰，設計出一類(lèi)具有精準可控氧空位缺陷態(tài)的氧化鎢納米結構。通常金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點(diǎn)，無(wú)法通過(guò)化學(xué)吸附來(lái)活化氧分子。而氧空位缺陷的構筑克服了該缺點(diǎn)，促進(jìn)了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉移。另一方面，缺陷態(tài)的出現大幅度擴寬了光催化劑的吸光范圍，使其在可見(jiàn)光和近紅外光區寬譜范圍內俘獲太陽(yáng)能。這就實(shí)現了太陽(yáng)能的有效俘獲及能量轉換傳遞，解決了氧化物催化劑在光催化有機合成中的瓶頸問(wèn)題。