检索结果-南通市图书馆

具有气-液-固三相界面的二维/二维石墨相氮化碳@碘氧铋S型异质结高效光催化二氧化碳还原

在线全文

同方期刊数据库

学校读者我要写书评

暂无评论

Science China Materials 2024年第6期67卷 1830-1838页

作者：杨超张庆贺王往程蓓余家国曹少文 State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Hubei Technology Innovation Center for Advanced Composites Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China Laboratory of Solar Fuel Faculty of Materials Science and ChemistryChina University of GeosciencesWuhan 430074China

在过去几十年中,将二氧化碳光还原转化为有用的化学燃料(甲烷、一氧化碳和甲醇等)受到了极大的关注.然而,由于光生电荷的复合速度快,二氧化碳和水分子的共吸附不足,目前的二氧化碳光还原系统的效率还远远不能令人满意.本文报道了在疏水... 详细信息

在过去几十年中,将二氧化碳光还原转化为有用的化学燃料(甲烷、一氧化碳和甲醇等)受到了极大的关注.然而,由于光生电荷的复合速度快,二氧化碳和水分子的共吸附不足,目前的二氧化碳光还原系统的效率还远远不能令人满意.本文报道了在疏水碳纤维纸上构建一个紧密的二维/二维石墨相氮化碳@碘氧铋梯型(S型)异质结,用于高效的二氧化碳光还原.所制备的异质结具有良好的一氧化碳选择性(77.8%)和活性(458.0μmol h^(-1)m^(-2)).良好的光催化性能归因于良好设计的S型异质结结构,提高了电荷分离效率,以及形成了气-液-固三相界面,充分保证了二氧化碳和水的同时供给.这项工作为高效光催化二氧化碳还原系统的设计提供了新思路.

关键词： CO_(2)photoreduction S-scheme heterojunction tri-phase interface separation of charge carriers co-adsorption of CO_(2)and H2O

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

S型光催化剂的电子转移机理研究进展

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 454-462页

作者：孙剑别传彪张建军张留洋余家国中国地质大学(武汉)材料与化学学院武汉430074

光催化技术是减轻能源危机和环境污染的有效技术之一。由于光生电子–空穴对的快速复合,单组分光催化剂的光催化效率不高。新型S型异质结光催化剂可以实现光生载流子的有效分离,同时具备强氧化还原能力,因此受到了广泛的关注和研究。对... 详细信息

光催化技术是减轻能源危机和环境污染的有效技术之一。由于光生电子–空穴对的快速复合,单组分光催化剂的光催化效率不高。新型S型异质结光催化剂可以实现光生载流子的有效分离,同时具备强氧化还原能力,因此受到了广泛的关注和研究。对S型异质结光催化剂电子转移机理的深入理解有利于设计出更高效的光催化剂。通过选择合适的表征技术可以有效揭示S型异质结光催化剂的电子转移机理。因此,本文综述了直接和间接表征S型异质结光催化剂电子转移机理的技术。对于每种表征技术,首先对基本原理进行简述,然后通过代表性示例加以证明。研究S型异质结光催化剂电子转移机理可以加深对S型异质结光催化剂的理解,为进一步优化光催化系统提供极大帮助。

关键词：光催化 S型异质结光催化剂电子传输机理

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

光催化材料

硅酸盐学报 2023年第1期51卷 1-3页

作者：余家国张留洋中国地质大学(武汉) 材料与化学学院太阳燃料实验室武汉430074

太阳能是地球上最重要的清洁和可再生能源,中国国土面积大、所在地球纬度靠近赤道,日照时间长,太阳能资源十分丰富,每年可供开发利用的太阳能约为1.6×10^(15)W,大约是2010年我国能源消耗的500倍。从长远看,中国太阳能的开发利用对国家... 详细信息

太阳能是地球上最重要的清洁和可再生能源,中国国土面积大、所在地球纬度靠近赤道,日照时间长,太阳能资源十分丰富,每年可供开发利用的太阳能约为1.6×10^(15)W,大约是2010年我国能源消耗的500倍。从长远看,中国太阳能的开发利用对国家能源结构的调整和环境污染的治理具有重大战略意义。然而太阳能不易储存、昼夜/季节变化大、分布不均匀、能量密度低。传统太阳能电池与风力发电具有时变性,电能的产生和利用往往不能同步,还必须解决电能的存储问题。光催化技术和材料在解决环境污染和能源短缺问题方面有着非常巨大的应用前景,因为光催化技术能利用可再生的太阳能,光催化分解地球上丰富的水制备氢气,将太阳能转换成可以存储的化学能-氢能存储起来,氢能清洁环保、使用方便,被认为是一种理想的能源载体。

关键词：光催化异质结产氢污染物降解

ZnCdS纳米球和二苯并噻吩修饰的g-C_(3)N_(4)构成的S型异质结用于增强光催化产氢

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2023年第3期46卷 167-176页

作者：李瀚陶善仁万思杰邱国根龙庆余家国曹少文武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 中国地质大学材料与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430074

光催化分解水产氢被认为是一种具有应用前景的策略来应对能源和环境挑战.许多种类的光催化剂如CdS和TiO_(2)等,已被广泛研究并用于光催化制氢.在各种半导体中,g-C_(3)N_(4)因其能带结构恰当、稳定性好、无毒以及制备容易等优点成为有前... 详细信息

光催化分解水产氢被认为是一种具有应用前景的策略来应对能源和环境挑战.许多种类的光催化剂如CdS和TiO_(2)等,已被广泛研究并用于光催化制氢.在各种半导体中,g-C_(3)N_(4)因其能带结构恰当、稳定性好、无毒以及制备容易等优点成为有前途的光催化剂.然而,由于g-C_(3)N_(4)的可见光吸收较差,光激发的载流子复合严重等问题导致其光催化活性相对较低.因此,研究人员采用了纳米结构设计、掺杂、构建异质结和负载助催化剂等策略来对g-C_(3)N_(4)进行改性.通过引入合适的电子供体(D)或受体(A)单元,在g-C_(3)N_(4)基本构型内创建一个分子内D-A结构,被确认为一种有效的策略来提高光催化性能.分子内的D-A结构不仅使g-C_(3)N_(4)的带隙变窄以提高其光吸收能力,还形成了一个内建电场,加速了激子的解离、体相载流子的分离和传输.但单组分的光催化剂仍然存在可见光吸收不足和较严重的载流子复合问题.为了进一步提高光催化产氢的性能,构建梯型(S型)异质结是解决这些问题的有效方法.S型异质结通过内部电场可以实现有效的空间载流子分离,同时保留光生电子和空穴的强大的氧化还原能力.因此,寻找另外一个能带结构匹配的半导体来与g-C_(3)N_(4)构成S型异质结是非常可取的.另一方面,ZnCdS固溶体已经被广泛用于光催化产氢.在固溶体晶格中用锌原子替代镉原子,不仅可以连续调节能带结构,还可以提高其稳定性.为了充分利用固溶体和D-A结构的优势,本文通过自组装方法合成了ZCS(ZnCdS纳米球)@DBTCN(二苯并噻吩基团修饰的g-C_(3)N_(4))S型异质结光催化剂.红外光谱、高分辨透射电镜和X射线光电子能谱等结果证明形成了紧密接触的ZCS@DBTCN异质结.研究了ZCS和DBTCN的能带结构,通过开尔文探针、莫特肖特基曲线和带隙结果确定了ZCS和DBTCN的功函数,导带和价带位置.结果表明,DBTCN的费米能级和导带电位均比ZCS的更负,揭示了暗态下电子通过紧密接触的界面由DBTCN转移到ZCS,这与差分电荷密度的计算结果相一致.暗态下的电子转移可以形成一个界面内建电场,作为光生载流子迁移的驱动力,调控光生载流子的定向转移,实现光生载流子的空间分离.通过原位X射线光电子能谱和原位开尔文探针力显微镜进一步证明了光照下电子的转移方向,这种电子转移方向可以保留最大的氧化和还原能力,并且符合S型异质结电子转移机制.稳态荧光光谱、瞬态荧光光谱、电化学阻抗谱和光电流曲线结果表明,分子内电场和S型异质结的协同作用显著加速了光生载流子在分子内和界面的快速转移.得益于S型异质结和分子内的内建电场的协同作用,7ZCS@DBTCN显示出了最好的光催化剂产氢活性(8.87 mmol g^(-1)h^(-1)),分别是单独ZCS和DBTCN的2.55倍和3.46倍.综上,本文提供了一种利用给体-受体修饰和S型异质结协同效应来设计高性能光催化剂的思路.

关键词：光催化氮化碳锌镉硫 S型异质结电子转移

暴露{001}面TiO2纳米片分等级花状结构的制备及其光催化活性(英文)

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

催化学报 2011年第4期32卷 525-531页

作者：向全军余家国武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070

以钛酸盐纳米管为前驱体,在HF-H2O-C2H5OH的混合溶液中,采用一种简单的醇热方法合成了具有87%暴露{001}面的TiO2纳米片自组装形成的分等级花状TiO2超结构.运用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和N2吸附-脱附等方法对样品进行了表征,并在... 详细信息

以钛酸盐纳米管为前驱体,在HF-H2O-C2H5OH的混合溶液中,采用一种简单的醇热方法合成了具有87%暴露{001}面的TiO2纳米片自组装形成的分等级花状TiO2超结构.运用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜和N2吸附-脱附等方法对样品进行了表征,并在紫外光照射下于空气和溶液中分别考察了其光催化降解丙酮和甲基橙反应活性.结果表明,这种分等级花状结构TiO2的光催化活性比商业P25和在纯水中制备得到的片状锐钛矿TiO2的光活性高得多.这主要是由于该样品具有分等级的多孔结构,暴露的{001}晶面和增强的光吸收能力.这种分等级花状TiO2超结构在太阳能电池、光催化产氢、光电子器件、传感器和催化方面也具有巨大的应用前景.

关键词：二氧化钛纳米片 {001}晶面分等级花状二氧化钛超结构光催化活性丙酮甲基橙

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

银系半导体光催化材料研究进展

硅酸盐学报 2017年第9期45卷 1240-1255页

作者：余家国许第发武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 长沙学院环境光催化应用技术湖南省重点实验室长沙410022

银系半导体由于较窄的带隙和单质银的表面等离子体共振效应,普遍对可见光响应且具有理想的可见光光催化活性,在有机污染物降解、二氧化碳还原和杀毒灭菌等环境光催化领域具有广阔的应用前景。银离子可以与各种负离子或负离子基团形成种... 详细信息

银系半导体由于较窄的带隙和单质银的表面等离子体共振效应,普遍对可见光响应且具有理想的可见光光催化活性,在有机污染物降解、二氧化碳还原和杀毒灭菌等环境光催化领域具有广阔的应用前景。银离子可以与各种负离子或负离子基团形成种类繁多的银基卤化物、氧化物、硫化物和含氧酸盐等半导体光催化材料。银系半导体的光催化活性和稳定性高度取决于这些负离子或负离子基团的性质。综述了分别由卤族、硫族、氮族、碳族、硼族和过渡金属元素构成的负离子或负离子基团对银系半导体能带结构、光学吸收以及光催化活性的影响,探讨了提高银系半导体可见光光催化活性和稳定性的策略,并展望了未来的研究方向,从而有助于人们构建更高效的银系半导体光催化材料(体系)。

关键词：银银系半导体光催化可见光

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

三维光子晶体的化学方法制备与应用

稀有金属材料与工程 2004年第4期33卷 354-358页

作者：赵丽余家国程蓓赵修建武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070

描述了光子晶体的基本概念、特征及其材料组成。并详细介绍了用自组装制备三维半导体光子晶体的方法;为了提高电解质的折射率反差,以合成蛋白石为模板剂制备反相蛋白石的方法,最后论述了光子晶体的应用前景。

关键词：光子晶体自组装反相蛋白石制备应用

庆祝余济美教授回归香港中文大学从事光催化工作20年——光催化专刊前言（英文）

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2015年第12期36卷 2047-2048页

作者：余家国林隽 State Key Laboratory of Advanced Technology for Material Synthesis and Processing Wuhan University of Technology Department of Chemistry Renmin University of China

It is a pleasure to dedicate this special issue of Chinese Journal of Catalysis(CJC)to Dr.Jimmy C.Yu,Choh-Ming Li Professor of Chemistry at The Chinese University of Hong Kong.This is to celebrate the 20th anniversary of his return to Hong Kong and leading photocatalytic research there.This special issue contains 21 invited papers which were subjected to the

关键词：光催化回归麦角香港大学

梯型2D/2D Bi_(2)M_(o)O_(6)/BiOI范德华异质结的制备及CO_(2)光还原性能

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Catalysis 2022年第7期43卷 1657-1666页

作者：王中辽程蓓张留洋余家国李佑稷 S.Wageh Ahmed A.Al‐Ghamdi 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室湖北武汉430070 中国地质大学材料科学与化学学院太阳燃料实验室湖北武汉430074 吉首大学化学化工学院湖南吉首416000 阿卜杜勒阿齐兹国王大学理学院物理系吉达沙特阿拉伯

利用太阳能将CO_(2)还原为具有高能量附加值的含碳气相或液相燃料为解决能源枯竭和气候异常等问题提供一个有前景的方案.然而,由于CO_(2)光还原过程是上坡反应且具有高的反应能垒,目前光催化CO_(2)还原的转化效率仍然很低.为实现高效率C... 详细信息

利用太阳能将CO_(2)还原为具有高能量附加值的含碳气相或液相燃料为解决能源枯竭和气候异常等问题提供一个有前景的方案.然而,由于CO_(2)光还原过程是上坡反应且具有高的反应能垒,目前光催化CO_(2)还原的转化效率仍然很低.为实现高效率CO_(2)光还原,半导体光催化剂需要有宽的光吸收范围、强的氧化还原能力和丰富的活性位点.但同时满足上述条件的光催化剂有限.在半导体中,BiOI具有1.8 eV的窄带隙,可以响应波长大于600 nm的可见光且具有很强的还原能力,因此广泛应用于CO_(2)光还原、全水分解和重金属离子还原等领域.此外,BiOI是一种典型的二维材料,交替的[Bi_(2)O_(2)]^(2+)和I-离子层会导致不同层间产生固有极化和内建电场(IEF).因此,BiOI可以凭借内在的IEF有效地实现电荷分离.然而,CO_(2)光还原还需要质子参与,而质子通常来自水氧化.但BiOI价带的氧化能力不足,影响CO_(2)光还原效率的提升.另一方面,Bi_(2)MoO_(6)也是二维结构,并显示出强氧化能力,在光降解、细菌灭活、分子氧活化、水氧化和水分解等领域被广泛研究.此外,Bi_(2)MoO_(6)具有[Bi_(2)O_(2)]^(2+)和MoO_(4)2-离子层交替的结构,同样可以产生强自发极化和固有IEF.同时,这种二维层状结构有利于形成片状的形貌,这有利于与其他二维材料构建大接触面积的异质结,从而实现电荷的快速输运,并使表面CO_(2)还原反应活性位点增多.本文通过水热法在少层Bi_(2)MoO_(6)纳米片上原位生长BiOI纳米片,设计制备了梯型二维/二维(2D/2D)Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结复合材料,并用于改进CO_(2)光还原性能.通过功函数、差分电荷密度和X射线光电子能谱证实了Bi_(2)MoO_(6)/BiOI异质结是范德华异质结,且Bi_(2)MoO_(6)和BiOI之间存在梯型的电荷转移机制.通过电子顺磁共振光谱进一步研究了Bi_(2)MoO_(6)/BiOI复合材料的氧化还原能力,结果发现,梯型异质结可以有效保留单一组分强的氧化或还原能力.此外,通过电化学测试以及稳态和时间分辨光致发光光谱研究了电荷分离效率,结果表明,梯型2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结可以加速光生电荷转移.利用原位漫反射红外傅里叶变换光谱揭示了CO_(2)光还原过程中的中间体,并通过理论计算研究了中间体的吸附自由能的变化,确定了CO_(2)光还原的决速步骤和反应势垒.梯型2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结复合材料表现出增强的CO_(2)光还原性能.这种2D/2D复合形成的大接触面积的异质结可作为电荷转移通道并促进电荷的快速分离.另外,Bi_(2)MoO_(6)的引入也将BiOI表面上CO_(2)光还原的能垒降低了0.35 eV,从而促进了CO_(2)还原过程.此外,梯型2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI范德华异质结复合材料的强氧化还原能力也为CO_(2)光还原提供了强的驱动力.综上,本文为新型梯型2D/2D范德华异质结在增强CO_(2)光还原活性上的应用提供了参考.

关键词：二维/二维梯型异质结范德华异质结 CO_(2)光还原