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基于半导体和纳米金属的高效人工光合成材料体系构建与应用

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中国材料进展 2017年第1期36卷 1-6页

作者：王德法刘乐全欧阳述昕叶金花天津大学材料科学与工程学院天津300072 日本国立物质材料研究机构

通过人工光合成技术把二氧化碳转换成碳氢化合物燃料,是人类梦寐以求的一种太阳能化学转化和利用的理想技术,近年来受到科学界和工业界越来越广泛的关注。从以下3个技术途径综述了近年来基于半导体和纳米金属的宽光谱响应高效人工光合... 详细信息

通过人工光合成技术把二氧化碳转换成碳氢化合物燃料,是人类梦寐以求的一种太阳能化学转化和利用的理想技术,近年来受到科学界和工业界越来越广泛的关注。从以下3个技术途径综述了近年来基于半导体和纳米金属的宽光谱响应高效人工光合成材料体系的构建与应用:(1)从人工光合成热力学条件出发,基于半导体能带工程设计制备新型高效人工光合成材料;(2)利用纳米贵金属表面等离子共振效应,设计和制备基于纳米金属的宽广谱响应人工光合成体系,可以有效拓展其光吸收范围至近红外区;(3)利用Ⅷ过度族金属光热效应,设计与制备基于Ⅷ族金属纳米粒子的全光谱响应人工光合成体系,可以有效拓展光吸收范围至红外区,使人工光合成体系具有全光谱响应。特别关注在上述人工光合成材料体系中非极性CO_2分子活化、表/界面现象及光化学反应微观机制,为开发高效人工光合成材料体系提供理论和实验依据。

关键词：综述人工光合成半导体能带工程纳米金属等离子体共振效应光热效应

双功能型嵌入镍纳米颗粒的碳棱柱状微米棒电极用于电化学甲醇氧化助力的节能产氢

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物理化学学报 2021年第7期37卷 145-153页

作者：吕琳张立阳何雪冰原弘欧阳述昕张铁锐华中师范大学化学学院农药与化学生物学教育部重点实验室武汉430079

随着人类社会的高速发展,在保证环境不被破坏的情况下维持众多机械和电气设备的正常运转急需清洁的能源方式。氢被认为是在未来最有前景的清洁能源之一。近期,电化学水分解已被认为是获取氢能的最有效的方法之一,它的燃料产物只是无污... 详细信息

随着人类社会的高速发展,在保证环境不被破坏的情况下维持众多机械和电气设备的正常运转急需清洁的能源方式。氢被认为是在未来最有前景的清洁能源之一。近期,电化学水分解已被认为是获取氢能的最有效的方法之一,它的燃料产物只是无污染的水;然而,迟缓的析氧反应严重制约了水分解效率,导致驱动水分解的电压相对较高。探求热力学有利的阳极反应以取代缓慢的氧析出和开发高活性双功能型电催化剂用于这种阳极反应和析氢对于实现可应用于工业的节能型产氢至关重要。当前,普遍认为用其他有用的且利于热力学的反应取代析氧反应可以减小分解电压从而实现节能产氢。本文报道了一种用于甲醇氧化和析氢的双功能型嵌入镍纳米粒子的碳棱柱状微米棒电催化剂(命名为镍碳微米棒),该催化剂是由74号金属有机框架结构经碳化处理获得。这种由镍和碳构成的界面材料结构通过原位碳化实现,由于碳的分隔作用,分散的镍纳米颗粒不会轻易团聚,这有利于暴露更多的镍活性位点与电解液相接触,为更快的催化剂和电解液间电荷转移和电化学动力学提供保障。在此阳极的甲醇氧化中,产物分别为二氧化碳和甲酸,两者在1.55 V电压下的法拉第效率分别为36.2%和62.5%;同时该镍碳微米棒催化剂表现出优异的甲醇氧化活性和耐久性(12 h持续性催化,电流仅衰退2.7%)。值得注意的是,该双功能催化剂不仅具有甲醇氧化活性,在室温下含有0.5mol·L^(-1)甲醇的1.0mol·L^(-1)氢氧化钾电解液中的析氢过电位也较低(仅155 m V的过电位即可驱动10 m A·cm^(-2)的电流),保证了产氢效率。更重要的是,采用这种双功能型电极构造的双电极电解槽仅需1.6 V电压即可驱动10 m A·cm^(-2)的电流,与析氧反应作为阳极反应的电解槽相比驱动电压减小了240 mV。

关键词：双功能析氢甲醇氧化镍纳米颗粒电解槽

金纳米簇光敏化二氧化钛紫色光照射下选择性催化氧化苄胺

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武汉大学学报（理学版） 2021年第1期67卷 69-74页

作者：陈杉吴丹欧阳述昕许杪原弘华中师范大学化学学院/农药与化学生物学教育部重点实验室湖北武汉430079

用加热还原法合成谷胱甘肽(GSH)保护的金纳米簇(Au-GSH),并用浸渍法将其负载到二氧化钛(TiO_(2))上,得到Au-GSH-TiO_(2)复合材料,用高分辨透射电镜(HR-TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等技术对样品进行了表征。以苄... 详细信息

用加热还原法合成谷胱甘肽(GSH)保护的金纳米簇(Au-GSH),并用浸渍法将其负载到二氧化钛(TiO_(2))上,得到Au-GSH-TiO_(2)复合材料,用高分辨透射电镜(HR-TEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见漫反射(UV-Vis DRS)等技术对样品进行了表征。以苄胺的选择性氧化为模型反应,空气中的氧气为氧化剂,LED灯为光源,构建了异相可见光催化反应体系,并在优化的反应条件下,探究了其反应机理。实验表明,当Au-GSH负载量为3.36%、紫色光(400 nm)照射、ST-01型TiO_(2)为载体、乙腈为溶剂时光催化效率最高,1 h转化率达78%。上述反应符合零级动力学特征,反应速率常数为0.024 mol·L^(-1)·h^(-1)。在该反应体系中,TiO2提供了反应平台,金纳米簇吸收可见光将电子注入TiO2发生光生电子空穴分离,O_(2)^(·-)为反应体系的活性氧物种。

关键词：光催化金纳米簇二氧化钛(TiO2)

钌/石英滤纸:可回收型CO_(2)甲烷化光热催化膜

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化学学报 2023年第8期81卷 869-873页

作者：田茹心杨苗陈果刘豇汕袁梦梅原弘欧阳述昕张铁锐华中师范大学化学学院光能利用与减污降碳教育部工程研究中心武汉430079 中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室北京100190

光热催化提供了一条将太阳能转变为化学能的绿色途径.既往光热催化剂多数为分散颗粒粉体,面临底层催化剂无法被光照而不能充分利用的问题.本研究开发了一种钌(Ru)/石英滤纸光热催化膜,Ru金属颗粒负载于厚度为0.36mm的石英滤纸上,使得所... 详细信息

光热催化提供了一条将太阳能转变为化学能的绿色途径.既往光热催化剂多数为分散颗粒粉体,面临底层催化剂无法被光照而不能充分利用的问题.本研究开发了一种钌(Ru)/石英滤纸光热催化膜,Ru金属颗粒负载于厚度为0.36mm的石英滤纸上,使得所负载的Ru金属颗粒均能够充分进行光热转换进而催化CO_(2)甲烷化反应.此外,该钌/石英滤纸采用光热合成方法制备,极大节约催化剂生产能耗,该光热催化膜也便于回收再利用,因而具有潜在应用前景.

关键词：光热催化钌石英滤纸 CO_(2)甲烷化光热催化膜

Fe/Fe_(5)C_(2)催化剂光热催化费托合成制备低碳烯烃

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武汉大学学报（理学版） 2022年第2期68卷 131-136页

作者：王亮苏瑞莹李媛王恩阳徐钰清原弘欧阳述昕华中师范大学化学学院湖北武汉430079

光热催化费托合成是一种低能耗、可持续的低碳烯烃合成工艺。铁基催化剂因具有成本低和原料来源广等优点,被广泛用于费托合成制备低碳烯烃。铁基催化剂中的碳化铁(Fe_(5)C_(2))对低碳烯烃的选择性高但反应温度要求较高,而金属铁催化剂... 详细信息

光热催化费托合成是一种低能耗、可持续的低碳烯烃合成工艺。铁基催化剂因具有成本低和原料来源广等优点,被广泛用于费托合成制备低碳烯烃。铁基催化剂中的碳化铁(Fe_(5)C_(2))对低碳烯烃的选择性高但反应温度要求较高,而金属铁催化剂可以在较低温度下催化费托合成反应。本工作通过制备Fe/Fe_(5)C_(2)复合催化剂,优化Fe和Fe_(5)C_(2)的占比,实现了在光照条件下,低至250℃的工作温度催化费托合成反应制备低碳烯烃,CO的转化率为22.3%,低碳烯烃的选择性高达54.4%。

关键词：费托合成铁基催化剂光热催化低碳烯烃

SrTiO_3/α-Fe_2O_3异质结光阳极光电转换性能

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发光学报 2007年第2期28卷 277-281页

作者：王耀明罗文俊欧阳述昕李朝升于涛邹志刚南京大学物理系环境材料与再生能源研究中心南京大学材料科学与工程系南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093

作为一类重要的光电极材料,α-Fe2O3在太阳能转化方面有着潜在的应用前景。但是,光生电子空穴对的再复合导致α-Fe2O3的光电量子产率很低。为了抑制光生电子空穴对的再复合,提高α-Fe2O3的光电量子产率,采用Spin-coating方法在透明导电... 详细信息

作为一类重要的光电极材料,α-Fe2O3在太阳能转化方面有着潜在的应用前景。但是,光生电子空穴对的再复合导致α-Fe2O3的光电量子产率很低。为了抑制光生电子空穴对的再复合,提高α-Fe2O3的光电量子产率,采用Spin-coating方法在透明导电玻璃FTO(SnO2∶F)衬底上制备了SrTiO3/α-Fe2O3异质结薄膜光电极,并对该光电极进行了XRD、SEM、紫外-可见透射光谱的表征。在三电极光电化学测试系统中对薄膜的光电流-电压特性、入射光子电流转化效率(Incident photon to current efficiency,IPCE)对波长的依赖性进行了表征。在相同的Xe灯照射条件下,SrTiO3/α-Fe2O3异质结光电极的光电流及IPCE值大于单一的SrTiO3、α-Fe2O3各自的光电流及IPCE值,这与理论预测的结论一致。

关键词：异质结光电极光电化学电池光电流入射光子电流转化效率

AgMO2（M=Al,Ga,In）能带结构计算及AgAlO2光催化活性的研究

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AgMO2（M=Al,Ga,In）能带结构计算及AgAlO2光催化活性的研究

国内外物理化学教材“界面与胶体化学”部分内容的比较研究

2004全国太阳能光化学与光催化学术会议

作者：欧阳述昕李敦钫祝梅于涛邹志刚南京大学环境材料与再生能源研究中心南京大学材料科学与工程系

利用多元金属氧化物半导体材料作光催化剂降解有机有害物并且使其光催化性能可见光化具有重要的实验和科学意义。本研究是要开发具有可见光下光催化活性的简单多元金属氧化物（ABO2型化合物）光催化剂并研究其光催化机理。通过对AgMO2（... 详细信息

利用多元金属氧化物半导体材料作光催化剂降解有机有害物并且使其光催化性能可见光化具有重要的实验和科学意义。本研究是要开发具有可见光下光催化活性的简单多元金属氧化物（ABO2型化合物）光催化剂并研究其光催化机理。通过对AgMO2（M=Al,Ga,In）的理论计算发现该类氧化物带隙宽度较小;实验上,用离子交换法制备出AgAlO2,并通过光降解亚甲基蓝溶液对该化合物的光催化性能进行了研究,发现其具有可见光下的光催化活性。

关键词：光催化剂能带结构理论计算

来源： cnki会议评论

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大学化学 2023年第6期38卷 134-141页

作者：原弘尹林林欧阳述昕李武客华中师范大学化学学院化学国家级实验教学示范中心(华中师范大学)武汉430079

以物理化学教材中界面化学与胶体化学的内容编写为研究对象,详细比较了不同版本中英文教材中对该部分知识的概念表述、内容取舍、编排方式等,其中中文教材按照学科类别(如理科版、工科版、农林版等)和同一主编不同版本两种方式进行了比... 详细信息

以物理化学教材中界面化学与胶体化学的内容编写为研究对象,详细比较了不同版本中英文教材中对该部分知识的概念表述、内容取舍、编排方式等,其中中文教材按照学科类别(如理科版、工科版、农林版等)和同一主编不同版本两种方式进行了比较,英文版物理化学教材比较了五个版本,其中对Atkins主编的教材进行了三个版次的分析。追溯、剖析了该部分内容编写方式的差异和演进变化,为相关学科的教材编写和课堂教学提供参考。

关键词：物理化学界面化学胶体化学教材研究

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CoM2O6（M=Ta,Nb）可见光催化分解水

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CoM2O6（M=Ta,Nb）可见光催化分解水