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铋基光催化剂的金属或非金属改性研究进展

物理化学学报 2024年第4期40卷 107-130页

作者：丁慧伟彭博王志豪韩巧凤南京理工大学软化学与功能材料教育部重点实验室南京210094

随着经济的快速增长,环境和能源问题日益突出。太阳能作为一种可再生、环保的能源,受到了许多研究人员的关注,最大限度地利用太阳能资源成为未来的研究热点。众所周知,光催化技术可以将太阳能转化为化学能或电能,为环境污染提供解决方... 详细信息

随着经济的快速增长,环境和能源问题日益突出。太阳能作为一种可再生、环保的能源,受到了许多研究人员的关注,最大限度地利用太阳能资源成为未来的研究热点。众所周知,光催化技术可以将太阳能转化为化学能或电能,为环境污染提供解决方案。因此,半导体光催化技术被认为是解决能源危机和环境问题的最环保的技术之一。铋基半导体材料由于合适的能带结构、丰富的种类、无毒性和低成本,在光催化领域受到欢迎。然而,纯Bi基光催化剂存在光激发电子-空穴对复合效率高、量子产率低和光吸收能力有限的问题,导致光催化性能低。为了克服这些限制,人们设计了各种策略,比如金属或非金属掺杂、金属沉积、异质结构建和诱导缺陷生成来提高它们的光催化活性。在这些策略中,元素掺杂或金属沉积被认为是调整铋基材料能带结构和物化性质的有效方法。这个方法拓宽了光响应范围和提高了光催化性能。这篇综述总结了金属掺杂、非金属掺杂、金属和非金属共掺杂以及金属沉积改性铋基材料的最新研究进展。它也探索了它们在光催化降解污染物和重金属离子、氮气还原、二氧化碳还原、光催化抗菌等各个领域的应用。关于金属掺杂,我们将其分为三类:碱金属或碱土金属掺杂、过渡金属掺杂和稀土金属掺杂,并详细介绍了每种掺杂的优缺点。非金属掺杂则被分为卤素掺杂和非卤素掺杂,并重点研究非金属掺杂对铋基材料的影响。此外,我们还纵向比较了每个元素的优点。结合最近的研究进展,简要介绍了结合金属和非金属元素优点的共掺杂。对于金属沉积,我们主要从肖特基势垒和局域表面等离子体共振(LSPR)效应两个方面介绍了对Bi基材料的影响。最后,我们也呈现了金属或非金属改性Bi基光催化剂目前面临的挑战和前景。

关键词：铋基光催化剂金属掺杂非金属掺杂共掺金属沉积电子结构

碳布负载的钴镍双金属沸石咪唑框架作为独立电极用于高效电催化析氧反应

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物理化学学报 2024年第3期40卷 69-70页

作者：白武鑫周倩倩卢振杰宋晔付永胜南京理工大学软化学与功能材料教育部重点实验室南京210094

开发低成本、高效和稳定的电催化剂对于加快水分解中的析氧反应(OER)速率,实现可再生、清洁和大规模能源转换技术至关重要。在本文中,我们开发了一种简单的方法来制备钴镍双金属沸石咪唑框架(CoNi-ZIF),通过低温热解去除客体分子将CoNi-... 详细信息

开发低成本、高效和稳定的电催化剂对于加快水分解中的析氧反应(OER)速率,实现可再生、清洁和大规模能源转换技术至关重要。在本文中,我们开发了一种简单的方法来制备钴镍双金属沸石咪唑框架(CoNi-ZIF),通过低温热解去除客体分子将CoNi-ZIF纳米片牢固地负载到碳布(CoNi-ZIF-CC-200)上。组装的独立电极避免了对粘合剂的依赖和无效表面积的增加,从而显著提高了催化剂的催化活性和传质效率。电化学测试结果表明CoNi-ZIF-CC-200独立电极在OER过程中表现出良好的电化学活性和稳定性。CoNi-ZIF-CC-200独立电极在10 mA·cm^(-2)下表现出255 mV的低过电位,并且在恒电位测量过程中保持10 h以上的稳定运行。此外,由CoNi-ZIF-CC-200独立电极作为阳极和Pt/C作为阴极组成的水分解系统表现出优异的稳定性。

关键词： CoNi-ZIF 低温热解自支撑电极析氧反应

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不同层数石墨烯的光热显微成像

物理化学学报 2024年第5期40卷 55-59页

作者：都安邦王源璠魏志弘张东旭李理杨炜青孙千璐赵丽丽徐伟高田玉玺南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室江苏省机动车排放控制重点实验室南京210023

二维层状材料(石墨烯、二维过渡金属硫族化合物等)因具有独特的物理性质,引起了研究学者们的广泛关注,极大促进了化学、材料科学和凝聚态物理学的发展。开发能够探究层状材料中层数依赖的光学、电学、力学和热学特性的新技术一直是二维... 详细信息

二维层状材料(石墨烯、二维过渡金属硫族化合物等)因具有独特的物理性质,引起了研究学者们的广泛关注,极大促进了化学、材料科学和凝聚态物理学的发展。开发能够探究层状材料中层数依赖的光学、电学、力学和热学特性的新技术一直是二维材料领域最活跃的研究方向之一。光热显微镜利用光激发后非辐射跃迁产生的热效应,可实现在单个颗粒或单分子水平上成像与检测,并实时捕捉微观尺度热弛豫和热传输过程。本文对比研究了石墨烯薄片在不同光热介质(空气、甘油)中随厚度变化的光热特性,发现了在两种介质中光热信号强度与样品厚度之间均存在非线性依赖关系。相比于空气介质,甘油介质中光热信号强度具有更高的对比度,且随着厚度增加表现出非单调变化。该研究提供了不同介质环境中不同层数石墨烯光吸收和热弛豫特征的细节信息,相关研究结论将为层状材料及其异质结的热学性质研究提供依据。

关键词：石墨烯光热显微成像层数依赖光吸收非辐射弛豫

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共溶剂作用下锌沉积界面行为

硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2254-2263页

作者：许宏吉高睿胡灵龙马静怡冯明吉林师范大学功能材料物理与化学教育部重点实验室长春130103

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化... 详细信息

电解液共溶剂改性方法是一种调控金属锌负极沉积的有效方式。本文以添加四乙二醇二甲醚(TEGDME)为共溶剂的硫酸锌电解液体系为研究对象,通过准原位原子力显微镜(AFM),原位石英晶体微天平(E-QCM)和原位阻抗时域分析(EIS-DRT)对共溶剂化作用对金属锌负极沉积行为的影响进行了多尺度详细研究。首次从微观角度揭示了共溶剂可以通过影响双电层结构,稳定局域电场来调控金属锌的沉积行为。该工作为后续共溶剂体系的开发和水系锌离子电池的机理解析提供了一种全新的研究思路和研究角度。

关键词：金属锌负极枝晶共溶剂作用原子力显微镜电化学阻抗

通过金属离子刺激调节金属有机骨架结构用于光催化CO_(2)还原

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无机化学学报 2024年第1期40卷 209-220页

作者：路新钱建磊葛发源李浩天郑和根张传磊安庆师范大学化学化工学院光电磁功能材料安徽省重点实验室安庆246133 南京大学化学化工学院配位化学国家重点实验室南京210023

通过自组装得到一种具有适中配位键强度和适度骨架柔性的二维Cd基金属有机骨架(MOF){[Cd(HL)(BPY)_(0.5)(H_(2)O)]·2H_(2)O}_(n)(1),其中H_(3)L=4,4′,4″-(亚硝基三(亚甲基))三苯甲酸,(BPY=4,4′-联吡啶)。由于其独特的结构特征,在金... 详细信息

通过自组装得到一种具有适中配位键强度和适度骨架柔性的二维Cd基金属有机骨架(MOF){[Cd(HL)(BPY)_(0.5)(H_(2)O)]·2H_(2)O}_(n)(1),其中H_(3)L=4,4′,4″-(亚硝基三(亚甲基))三苯甲酸,(BPY=4,4′-联吡啶)。由于其独特的结构特征,在金属离子(Zn^(2+)/Ni^(2+)/Co^(2+))刺激下,1逐渐转变成相应金属离子主导的MOF结构2、3和4。在此过程中,随着金属离子Cd^(2+)→Zn^(2+)、Cd^(2+)→Ni^(2+)和Cd^(2+)→Co^(2+)的交换,1通道中自由的Cd^(2+)和L^(3-)与MOF的骨架进行融合,导致通道空间的扩大,发生次级构筑单元(SBU)的转变,进而形成可调节的骨架。光催化二氧化碳还原结果表明,由离子交换所得到的新结构在催化效率上并没有很大改观,但在产物选择性上却有极大地提升(其中配合物3展示出100%的CO选择性)。

关键词：金属有机骨架离子刺激结构转换光催化二氧化碳还原

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单分子光谱在化学领域的应用进展与展望

Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 125-136,I0101页

作者：谢明一田玉玺南京大学化学化工学院介观化学教育部重点实验室江苏省机动车尾气污染控制重点实验室南京210023

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言... 详细信息

单分子光谱在过去三十年的时间里已经发展为不可或缺的重要研究手段,基于单分子光谱发展出的多种技术也在生物、化学、物理和材料领域取得卓越成果,特别是基于单分子光谱技术发展的超分辨显微成像技术在生物领域得到了广泛应用.相对而言,单分子光谱在化学领域的应用远未达到预期的广度本文综述了单分子光谱在化学领域中的重要应用,包括单分子成像、单分子传感、单分子催化和单分子光物理研究等方面.另外,本文还展望了单分子光谱在化学反应过程研究方面的应用潜力.

关键词：单分子光谱成像传感催化反应动力学光物理机制

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以二氢苊骨架构建的深蓝光有机电致发光材料

高等学校化学学报 2024年第1期45卷 43-52页

作者：王妍张富俊张校宇徐佳惠童碧海陈平孔辉安徽工业大学冶金与资源学院马鞍山243002 烟台大学物理与电子信息学院山东省高校光电子功能材料与光电子器件特色实验室烟台264005 南京大学配位化学国家重点实验室南京210023

合成了4种在二氢苊骨架上连接咔唑或三苯胺电子给体和氰基苯电子受体的发光材料,考察了电子给体连接方式及种类对材料光电性能的影响.目标化合物的单晶结构分析结果显示,位阻导致给/受体与二氢苊骨架不共平面,从而降低了共轭程度,消除... 详细信息

合成了4种在二氢苊骨架上连接咔唑或三苯胺电子给体和氰基苯电子受体的发光材料,考察了电子给体连接方式及种类对材料光电性能的影响.目标化合物的单晶结构分析结果显示,位阻导致给/受体与二氢苊骨架不共平面,从而降低了共轭程度,消除了分子间π⁃π堆积作用,分子间依靠大量的C—H…π分子间相互作用稳定,只有3CzAB存在分子内π⁃π堆积作用.4种化合物均具有非常高的热稳定性,5%热失重温度(Td,5%)高于343℃.这些材料在PMMA薄膜中的发光均为深蓝光发射(403~432 nm),光致发光效率高(0.60~0.94),荧光寿命为5.4~8.6 ns.电致发光性能测试结果表明,以三苯胺为给体的材料PaAB的电致发光性能最佳,最大亮度可达2427 cd/m,峰值电流效率、功率效率和外量子效率分别为2.43 cd/A,1.53 lm/W和1.58%,色坐标(CIEx,y)为(0.15,0.09),为深蓝光发射.

关键词：深蓝光分子有机电致发光二氢苊荧光

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用于收集低品位热的热电化学电池研究进展

中国科学：化学 2024年第6期54卷 871-891页

作者：张瑞峰俞明浩李朕陈志刚马汝广吴正颖苏州科技大学材料科学与工程学院江苏省环境功能材料重点实验室苏州215009

低品位热(<150℃)是一种丰富且广泛存在的可持续能源,但也存在分布弥散、利用率低的特点.因此,开发高效且经济的低品位热回收技术对于能源的利用有着重要的意义.近年来,一种新型的低成本低品位热富集体系——热电化学电池逐渐兴起,并引... 详细信息

低品位热(材料的研究进展;最后,介绍了电池体系在面向实际应用时的组装及设备集成方法,并展望了该研究领域未来所面临的机遇和挑战.

关键词：低品位热热电化学电池电解质电极材料设备集成

一步法合成固态荧光氮掺杂碳化聚合物点及多色LEDs的构建

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高等学校化学学报 2024年第8期45卷 140-147页

作者：金鹏赵刘曦王巍孙争光马会娟詹园湖北大学材料科学与工程学院功能材料绿色制备与应用教育部重点实验室高分子材料湖北省重点实验室武汉430062 湖北三峡实验室宜昌443007

以柠檬酸、尿素和丙烯腈为原料,乙醇为溶剂,通过一步溶剂热法制备了氮掺杂碳化聚合物点(NCPDs),其粒径分布范围约为12~22 ***粉末不仅可发射黄色荧光(λem=570 nm),而且荧光强度和发射峰位置具有显著的浓度依赖性.将NCPDs分散在硅溶胶... 详细信息

以柠檬酸、尿素和丙烯腈为原料,乙醇为溶剂,通过一步溶剂热法制备了氮掺杂碳化聚合物点(NCPDs),其粒径分布范围约为12~22 ***粉末不仅可发射黄色荧光(λem=570 nm),而且荧光强度和发射峰位置具有显著的浓度依赖性.将NCPDs分散在硅溶胶中制备成NCPDs质量分数为0.15%~45%的NCPDs/硅溶胶复合薄膜,该复合材料的固态荧光发射波长随NCPDs的浓度增加逐渐从蓝色红移至红色(453~638 nm),且具有良好的稳定性.将NCPDs应用于发光二极管(LEDs),可构建蓝光到红光的多色LEDs.此外,NCPDs优异的固态荧光性能使其在指纹识别领域展示出潜在的应用前景,因此评估了其在指纹识别中的适用性.

关键词：碳化聚合物点氮掺杂固态荧光多色发光二极管指纹识别

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