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    盧小泉教授課題組:“Cascade System”中多步電子轉移過程的研究及高的光催化性能

    【來源: | 發布日期:2018-06-05 】

    關鍵詞:多步電子轉移;掃描電化學顯微鏡;界面電子轉移速率常數;表面催化;

    分類:物理化學;納米材料;光電化學;

    成果介紹:

    環境污染和能源危機嚴重地影響著人們的生活,故而更多的科學家將目光對準了光驅動的化學反應,希望通過這種方法來有效的解決能源和環境問題。影響光催化劑催化性能的因素主要有以下幾個方面:1)光能的捕獲,2)光生載流子的分離,3)液/固界面的表面催化。較1)和3)而言,光生電子和空穴對的分離效率嚴重的制約著光催化材料的進一步推廣。因此,尋求光生電子和空穴對高效分離的方法是今后研究的核心。目前,對于提高光催化劑效率的方法主要有晶面工程,p-n異質結和Z-Scheme等。在這,作者構建了一種新的電子轉移體系-“Cascade System”,研究了多步電子轉移行為對于光催化劑催化性能的影響,并利用軟探針分子對各種材料微界面的電子轉移速率常數進行了量化研究。

    配圖:

    近日,天津大學理學院化學系的盧小泉教授課題組通過水熱法和光還原的方法,理性設計了具有多步電子轉移行為的rGO/Bi2WO6/Au三元體系。該三元復合材料較二元體系和本體材料表現出高的光電催化活性,這主要歸因于"Cascade System"下的多步電子轉移行為有效的促進了光生載流子的分離,即在可見光的照射下,鎢酸鉍導帶的電子會很快的轉移給石墨烯再進一步轉移給金納米顆?;蛑苯愚D移給金納米顆粒形成一個多步的電子轉移路徑,而多步的電子轉移行為有效的抑制了光生電子和空穴對的復合。同時,該課題組又利用自行搭建的紫外-可見掃描電化學顯微鏡(UV-vis/SECM)平臺從微界面的角度原位表征了各種材料微界面電子轉移的動力學參數,發現三元復合材料(rGO/Bi2WO6/Au)較二元復合材料(Bi2WO6/Au,rGO/Bi2WO6)和本體材料(Bi2WO6)表現出較快的界面電子轉移行為,且三元復合材料(rGO/Bi2WO6/Au)的界面電子轉移速率常數是本體材料(Bi2WO6)的1.6倍。這項工作不僅為有效的提升光/電催化體系性能的研究提供了新的見解,而且為設計高效的光催化CO2還原的催化劑提供了思路,本工作以通訊論文形式發表在Small上。

    文章作者:Xingming Ning, Wenqi Li, Yao Meng, Dongdong Qin, Jing Chen, Xiang Mao,* Zhonghua Xue, Duoliang Shan, Samrat Devaramani, and Xiaoquan Lu*.

    文章題目:New Insight into Procedure of Interface Electron Transfer through Cascade System with Enhanced Photocatalytic Activity

    Small 2018, 14, 1703989(DOI:?10.1002/smll.201703989)

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