华东理工大学:光催化剂理性设计最新研究希望

 公司动态     |      2022-08-31 00:30

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本文摘要:高效催化剂的准确设计是多相催化追求目的之一。然而基于理性指导的设计调控计谋仍旧匮乏特别是对于庞大的光催化体系而言更是如此。

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高效催化剂的准确设计是多相催化追求目的之一。然而基于理性指导的设计调控计谋仍旧匮乏特别是对于庞大的光催化体系而言更是如此。

克日华东理工大学化学与分子工程学院盘算化学中心和工业催化研究所的王栋特聘副研究员在金属负载型TiO2光催化剂理性设计方面取得最新研究希望研究结果以“Function-oriented design of robust metal cocatalyst for photocatalytic hydrogen evolution on metal/titania composites”为题揭晓在Nature Communications上。

www.nature.com/articles/s41467-020-20464-x

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基于上述思路课题组提出了一种功效导向的光催化HER金属助催化剂设计谋略可以同时在电子转移和外貌催化两方面都取得了优异性能而不再折衷以求两者平衡。研究首先探寻了界面处高效的电子转移质料进而通过优化复合质料结构和盘算电子定向转移能、确定HER过渡态和能垒、验证催化剂稳定性等方面从理论上阐明合适的金属种类和恰当的堆垛顺序是提高光催化性能的关键并预测Pt/Cu/TiO2为高效且廉价的光催化析氢质料。

更重要的是该事情开创性地提出了金属/氧化物质料的电子转移效率形貌因子预期可以通过协同传统多相催化形貌因子来推动高效光催化剂筛选和理性设计具有重要理论价值和科学意义。

该论文以华东理工大学为唯一通讯单元王栋特聘副研究员为第一及通讯作者并获得了龚学庆教授的指导。该事情获得了学校费林加诺贝尔奖科学家团结研究中心、结构可控先进功效质料及其制备教育部重点实验室、国家自然科学基金和国家重点研发计划、中央高校一流学科建设引导专项的支持。

相较于传统的多相催化反映光催化历程既包罗催化剂外貌的多相催化反映又涉及光吸收和光生电子/空穴的分散与传输等庞大物理事情。针对广泛用于光解水析氢反映(HER)研究的Pt/TiO2催化剂课题组前期事情讲明TiO2负载Pt颗粒出现显着的尺寸效应即较小的Pt团簇具有良好的电子传输特性但其外貌催化HER活性较低而较大的Pt颗粒则体现出相反的趋势并受限于电子通报效率故而可以通过调治Pt负载颗粒尺寸以获得电子传输效率和外貌催化活性的平衡(ACS Catal., 2018, 8, 7270-7278)。

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由此课题组进一步推测:界面第一金属层可能与电子转移历程密切相关而外外貌层则与外貌催化反映活性相关(layer-dependent catalytic function);通过进一步优化各金属层的专属功效有望提高光催化整体性能。

原文链接:

泉源:华东理工大学


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