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用于光电催化水分解的氧化亚铜基光电阴极研究进展

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物理化学学报 2024年第2期40卷 76-84页

作者：卢华森宋世旭贾萁森刘光波姜鲁华青岛科技大学材料科学与工程学院纳米材料与电催化实验室山东青岛266042

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重,开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电,被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源,如光能、风能、海洋能等,进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(... 详细信息

随着不可再生资源的消耗及环境污染日趋严重,开发环境友好、可再生的新能源受到广泛关注。氢可通过燃料电池进行发电,被认为是理想的洁净能源载体。耦合可再生能源,如光能、风能、海洋能等,进行光电水分解制氢是有效途径之一。氧化亚铜(Cu2O)具有合适的能带结构、制备简单、资源丰富,成为光电阴极半导体的研究热点。然而,Cu2O光电阴极面临光生电荷复合较快、光腐蚀严重等挑战,导致其光电效率低、稳定性差。本综述首先简要介绍光电水分解制氢原理以及Cu2O的能带结构适配性,其次总结氧化亚铜的制备方法;重点概述提高Cu2O光电效率和稳定性的策略,包括形成氧化亚铜-n型半导体p-n结、添加助催化剂、引入空穴传输层等;结合近年来表征技术的发展,介绍先进的光电阴极表征手段;最后,对光电阴极未来的研究方向进行展望。

关键词：光电催化氧化亚铜析氢反应光阴极水分解

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光电催化与人工光合作用还原CO研究进展

复合材料学报 2024年

作者：刘金瑞张妍孙诗书石建军孙天一史载锋海南师范大学化学与化工学院海口市重点实验室海南省水污染治理与资源化重点实验室

随着工业化的不断发展，化石燃料的过度使用产生的CO2导致了温室效应等问题，已经引起国际社会的高度关注，并制定了一系列应对措施。因此，对大气中CO2的还原回收技术研发具有迫切性和重要意义。光电催化是目前可用于还原CO2的具有良... 详细信息

随着工业化的不断发展，化石燃料的过度使用产生的CO2导致了温室效应等问题，已经引起国际社会的高度关注，并制定了一系列应对措施。因此，对大气中CO2的还原回收技术研发具有迫切性和重要意义。光电催化是目前可用于还原CO2的具有良好应用前景的技术之一，为了对该技术进行更深入的研究，推动其实际应用，本文首先阐述了光催化、电催化、光电催化还原CO2的基本原理和优缺点，并举例介绍了各类催化剂还原CO2的效率。因为光催化是光合作用中的重要步骤之一，接着重点分析了光合作用在还原CO2研究现状和前景，提出人工光合作用还原CO2可行性与潜力。本文旨在为人工光合作用还原CO2提供新思路和参考，为减少大气中CO2的积累和应对当前的环境挑战提供新的见解和视角。

关键词：太阳能光合作用 CO 还原催化剂光催化电催化光电催化

氧化型光电催化促进的C—H键官能团化反应研究进展

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有机化学 2024年第3期44卷 728-747页

作者： Hasil Aman 常瑞叶俊涛上海交通大学化学化工学院、上海市手性药物分子工程重点实验室上海200240

惰性C—H键直接选择性官能团化反应是有机合成领域长久以来的挑战之一.虽然已经发展了多种策略,但仍亟待发展无需添加过渡金属和氧化剂的新方法.近年来,光电催化作为一种新兴策略,能够在温和条件下实现包括直接C—H键官能团化在内的多... 详细信息

惰性C—H键直接选择性官能团化反应是有机合成领域长久以来的挑战之一.虽然已经发展了多种策略,但仍亟待发展无需添加过渡金属和氧化剂的新方法.近年来,光电催化作为一种新兴策略,能够在温和条件下实现包括直接C—H键官能团化在内的多种挑战性转化反应,表现出强大的潜力.从机理的角度出发,总结了通过阳极氧化的光电催化策略实现C—H键官能团化反应的最新研究进展,并简单讨论了这个新兴领域所面临的挑战和机遇.

关键词：光电催化电化学 C—H键官能团化氧化反应

巨正则密度泛函理论研究新型多孔BC_(4)N纳米结构上光电催化氮气还原反应

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Science China Materials 2024年第4期67卷 1192-1201页

作者：李允译安炜王艺博刘明明郭瑞娴史绪根代恩铎门勇 College of Chemistry and Chemical Engineering Shanghai University of Engineering ScienceShanghai 201620China

无金属类石墨烯结构碳基催化剂已被证明在促进光和电催化反应方面非常有效.在此,在恒电势模型(CPM)框架下,我们计算探索了所提出的新型二维BC_(4)N结构的材料和催化性能,以促进光电催化(PEC)N_(2)还原(NRR).结果表明,BC_(4)N作为光电阴... 详细信息

无金属类石墨烯结构碳基催化剂已被证明在促进光和电催化反应方面非常有效.在此,在恒电势模型(CPM)框架下,我们计算探索了所提出的新型二维BC_(4)N结构的材料和催化性能,以促进光电催化(PEC)N_(2)还原(NRR).结果表明,BC_(4)N作为光电阴极能够高效地捕获可见光和紫外光,光生电子可以提供U_(e)=-1.07 V的电势,这足以克服在电解质水溶液中发生的PEC NRR的电势限制步骤.此外,还发现共吸附反应中间体在介导/促进NRR生成NH3方面起着重要作用.从头算分子动力学模拟表明,质子耦合电子转移可以与分子间氢转移发生相互作用,使NRR机制在原子尺度上更加复杂.我们还讨论了CPM和领域内广泛使用的恒电荷模型之间的潜在差异.本研究为无金属半导体材料近真实条件下驱动光辅助PEC NRR的工作机制提供了基本见解.

关键词：密度泛函理论共吸附光电催化还原反应电催化反应光电阴极原子尺度光生电子

光电催化耦合生物电化学技术去除VOCs研究进展

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化工环保 2024年第3期44卷 307-318页

作者：李东子柳丽芬大连理工大学环境学院辽宁大连116081 大连理工大学化工、海洋与生命学院辽宁盘锦122441

通过研发和应用高活性单原子催化剂,整合生物电化学和光电催化作用,光电催化耦合生物电化学技术实现了气-液一体化和高效低碳的VOCs净化处理。本文综述了光电催化、微生物燃料电池产电驱动阴极光电耦合催化去除VOCs,以及复合亚纳米高效... 详细信息

通过研发和应用高活性单原子催化剂,整合生物电化学和光电催化作用,光电催化耦合生物电化学技术实现了气-液一体化和高效低碳的VOCs净化处理。本文综述了光电催化、微生物燃料电池产电驱动阴极光电耦合催化去除VOCs,以及复合亚纳米高效催化剂研发方面的创新成果,对光电催化与生物电化学联合治理VOCs的技术优势、应用前景以及所面临的机遇和挑战进行了深入探讨。

关键词： VOCs 光电催化微生物燃料电池亚纳米催化剂

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氧化型光电催化促进的C—H键官能团化反应研究进展（英文）

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有机化学 2024年第3期 728-747页

作者： Hasil Aman 常瑞叶俊涛上海交通大学化学化工学院上海市手性药物分子工程重点实验室

关键词：光电催化电化学 C—H键官能团化氧化反应

氧化型光电催化促进的C-H键官能团化反应研究进展（英文）

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有机化学 2024年

作者： Hasil Aman 常瑞叶俊涛上海市手性药物分子工程重点实验室上海交通大学化学化工学院

惰性C-H键直接选择性官能团化反应是有机合成领域长久以来的挑战之一.虽然迄今已经发展了多种策略，但仍亟待发展无需添加过渡金属和氧化剂的新方法。近年来，光电催化作为一种新兴策略，能够在温和条件下实现包括直接C-H键官能团化在... 详细信息

惰性C-H键直接选择性官能团化反应是有机合成领域长久以来的挑战之一.虽然迄今已经发展了多种策略，但仍亟待发展无需添加过渡金属和氧化剂的新方法。近年来，光电催化作为一种新兴策略，能够在温和条件下实现包括直接C-H键官能团化在内的多种挑战性转化反应，表现出强大的潜力。这篇综述将从机理的角度出发，总结通过阳极氧化的光电催化策略实现C-H键官能团化反应的最新研究进展,并简单讨论了这个新兴领域所面临的挑战和机遇。

关键词：光电催化电化学 C-H键官能团化氧化反应

核壳结构FeO@SiO@介孔TiO的合成及其光电催化降解水中有机污染物

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材料工程 2024年

作者：张博李雪梅刘萍孔琪琪朱文祺山东建筑大学市政与环境工程学院济南水务集团有限公司

为了实现太阳能光催化和光电催化降解污染物实用化，需要研发高效、稳定、易分离的催化剂。采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Fe3O4@SiO2@介孔TiO2（FST）复合光电催化剂。通过表征分析证实了纳米FST成功合成，Fe3O4，SiO2和TiO2纳米颗粒... 详细信息

为了实现太阳能光催化和光电催化降解污染物实用化，需要研发高效、稳定、易分离的催化剂。采用溶胶-凝胶法和水热法制备了Fe3O4@SiO2@介孔TiO2（FST）复合光电催化剂。通过表征分析证实了纳米FST成功合成，Fe3O4，SiO2和TiO2纳米颗粒层层包裹，具有独特的核壳结构。在外加磁场的作用下，FST催化剂可以很容易地从悬浮液中分离出来。FST的表面光电流响应和阻抗测试结果显示其活性显著增强。利用制备的FST对其他有机污染物在可见光光源下的光电催化降解进行了研究，对亚甲基蓝、罗丹明B、甲基橙、阿莫西林90min降解率分别为98%、95%、92%、90%。主要活性物种捕获实验表明，FST通过光电耦合作用产生大量h+和·OH从而使污染物降解为CO2，H2O和无机离子。

关键词：溶胶-凝胶法水热法 Fe O @SiO @介孔TiO 光电催化降解机理

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硅基光电极光电催化制氢

分子催化（中英文） 2024年第1期38卷 93-98,I0004页

作者：王盼盼王欢安伟佳崔文权韩炳旭华北理工大学化学工程学院河北唐山063210 唐山开滦化工科技有限公司河北唐山063611

硅(Si)半导体材料作光电极用于光电催化(PEC)分解水制氢被认为是解决新能源问题比较有希望的措施之一.但目前Si基光电极也面临着光利用率低、不稳定、表面反应动力学缓慢等瓶颈.我们总结了目前Si基光电极材料的发展现状,从表面微纳米结... 详细信息

硅(Si)半导体材料作光电极用于光电催化(PEC)分解水制氢被认为是解决新能源问题比较有希望的措施之一.但目前Si基光电极也面临着光利用率低、不稳定、表面反应动力学缓慢等瓶颈.我们总结了目前Si基光电极材料的发展现状,从表面微纳米结构的设计、保护层的选择、助催化剂的改性3个提高光电极效率的途径,对Si基光电极材料的性能进行了介绍,并对其在该领域的发展前景进行展望.

关键词：光电催化制氢 Si基光电极微纳米结构助催化剂