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S-Scheme异质结光催化产氢研究进展

物理化学学报 2023年第6期39卷 26-45页

作者：吴新鹤陈郭强王娟李金懋王国宏湖北师范大学化学化工学院污染物分析与资源化技术湖北省重点实验室湖北黄石435002

随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技... 详细信息

随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技术之一。光催化制氢技术的核心是光催化剂,因此发展高效稳定的光催化剂至关重要。然而,单组分光催化剂由于空穴-电子复合速度快、氧化还原能力有限、太阳能利用效率低等原因,通常只能呈现出有限的光催化分解水制氢活性。为此,科研人员做了大量改性研究,其中常见的改性策略有元素掺杂、助催化剂修饰、构建异质结等。通常,元素掺杂、助催化剂修饰等改性手段可以在一定程度上提高光催化剂的制氢活性,但并不能有效解决单相光催化剂的缺陷,导致其改性效果受到制约。然而,在两个或多个半导体之间构建异质结可以有效解决上述单组分光催化剂的缺陷。相较于当前流行的传统II型异质结和Z-型异质结,S-型异质结的电荷转移机制更为合理,受到科学家们的广泛关注与应用。因此,本文首先对S-型异质结光催化体系的发展背景进行介绍,包括传统II型异质结、全固态Z-型异质结和液相Z-型异质结光催化系统。随后对S-型异质结光催化机理进行具体阐述,并对其机理表征方法进行了概述,包括原位XPS光谱、开尔文探针力显微镜、电子顺磁共振、选择性沉积和密度泛函理论计算。此外,本文系统总结了当前报道的S-型异质结光催化剂在分解水制氢领域中的应用及其制氢性能增强机理分析,包括g-C_(3)N_(4)基、金属硫化物基、TiO_(2)基、其他氧化物基等S型异质结光催化剂。总体而言,S型异质结光催化剂由于其有效的载流子分离和增强的光氧化还原能力,通常呈现出优异的光催化制氢性能。最后,指出了S型异质结光催化剂在分解水产氢中的发展瓶颈,并展望攻克该瓶颈以进一步提高S型异质结的光催化效率,从而达到工业应用标准。

关键词：光催化产氢异质结 S型

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可调带隙硫硒化锑薄膜及太阳电池的研究进展

红外与毫米波学报 2023年第3期42卷 311-326页

作者：曹宇武颖周静倪牮张建军陶加华褚君浩东北电力大学现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室电气工程学院化学工程学院吉林吉林132012 南开大学电子信息与光学工程学院天津300350 华东师范大学纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心极化材料与器件教育部重点实验室上海200241 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083 复旦大学光电研究院上海市智能光电与感知前沿科学研究基地上海200433

硫硒化锑(Sb_(2)(S,Se)_(3))薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富且低毒、性能稳定等本征优势成为研究热点。目前Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池最高效率已超过10%,显示出产业化潜力。Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池的研究重点是提高吸光层... 详细信息

硫硒化锑(Sb_(2)(S,Se)_(3))薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富且低毒、性能稳定等本征优势成为研究热点。目前Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池最高效率已超过10%,显示出产业化潜力。Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池的研究重点是提高吸光层质量和优化器件结构。首先,系统介绍了Sb_(2)(S,Se)_(3)薄膜的主流生长工艺;其次,对Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池各功能层选择和渐变带隙结构设计进行分析;最后,对Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池的大面积制备和其在锑基多结叠层太阳电池中的应用潜力做了进一步展望,为其产业化发展提供可行性参考。

关键词：硫硒化锑太阳电池制备方法载流子传输层渐变带隙

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聚集诱导发光

化学进展 2022年第1期34卷 1-130页

作者：韩鹏博徐赫安众福蔡哲毅蔡政旭巢晖陈彪陈明陈禹池振国代淑婷丁丹董宇平高志远管伟江何自开胡晶晶胡蓉胡毅雄黄秋忆康苗苗李丹霞李济森李树珍李文朗李振林新霖刘骅莹刘佩颖娄筱叮吕超马东阁欧翰林欧阳娟彭谦钱骏秦安军屈佳敏石建兵帅志刚孙立和田锐田文晶佟斌汪辉亮王东王鹤王涛王晓王誉澄吴水珠夏帆谢育俊熊凯徐斌闫东鹏杨海波杨清正杨志涌袁丽珍袁望章臧双全曾钫曾嘉杰曾卓张国庆张晓燕张学鹏张艺张宇凡张志军赵娟赵征赵子豪赵祖金唐本忠华南理工大学材料科学与工程学院发光材料与器件国家重点实验室聚集诱导发光中心广东省分子聚集发光重点实验室广州510640 南京工业大学先进材料研究院南京211816 北京理工大学材料学院结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室北京100081 中山大学化学学院生物无机与合成化学教育部重点实验室广州510006 中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心合肥230026 暨南大学化学与材料学院广州510632 吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室长春130012 南开大学生命科学学院药物化学与生物学国家重点实验室生物活性材料教育部重点实验室天津300071 北京化工大学化工资源有效利用国家重点实验室北京100029 哈尔滨工业大学(深圳)理学院深圳518055 中国地质大学(武汉)材料与化学学院生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074 华东师范大学化学与分子工程学院上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室上海200062 深圳大学材料学院AIE研究中心深圳518055 北京师范大学化学学院能量转换与存储材料北京市重点实验室北京100875 天津大学分子聚集态科学研究院天津300192 武汉大学化学与分子科学学院武汉430072 中国科学院大学化学科学学院北京101804 浙江大学光电科学与工程学院现代光学仪器国家重点实验室先进光子学国际研究中心光及电磁波研究中心杭州310058 清华大学化学系北京100084 西北工业大学柔性电子研究院生物医学材料与工程研究所西安710072 香港中文大学(深圳)理工学院深圳分子聚集体科学与工程研究院深圳518172 北京师范大学化学学院放射性药物教育部重点实验室北京100875 上海交通大学化学化工学院变革性分子前沿科学中心上海市电气绝缘与热老化重点实验室上海200240 郑州大学化学学院绿色催化中心郑州450001 香港科技大学化学系中国香港

聚集诱导发光(AIE)是唐本忠院士于2001年提出的一个科学概念,是指一类在溶液中不发光或者发光微弱的分子聚集后发光显著增强的现象。高效固态发光的AIE材料有望从根本上解决有机发光材料面临的聚集导致发光猝灭难题,具有重大的实际应用... 详细信息

聚集诱导发光(AIE)是唐本忠院士于2001年提出的一个科学概念,是指一类在溶液中不发光或者发光微弱的分子聚集后发光显著增强的现象。高效固态发光的AIE材料有望从根本上解决有机发光材料面临的聚集导致发光猝灭难题,具有重大的实际应用价值。从分子内旋转受限到分子内运动受限,从聚集诱导发光到聚集体科学,AIE领域已经取得了许多原创性的成果。在本综述中,我们从AIE材料的分类、机理、概念衍生、性能、应用和挑战等方面讨论了AIE领域最近取得的显著进展。希望本综述能激发更多关于分子聚集体的研究,并推动材料、化学和生物医学等学科的进一步交叉融合和更大发展。

关键词：聚集诱导发光聚集体科学分子内运动受限

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钼酸铋在光催化技术中的改性与应用

化学进展 2023年第4期35卷 606-619页

作者：王丹丹蔺兆鑫谷慧杰李云辉李洪吉邵晶吉林师范大学工程学院四平136000 吉林师范大学环境友好材料制备与应用教育部重点实验室长春130103 长春理工大学化学与环境工程学院长春130022 长春理工大学中山研究院中山528437

目前,生态污染和能源短缺成为威胁人类生存的全球性问题,绿色、低碳的光催化技术对解决环境及能源问题具有战略性意义。作为三元奥里维里斯型(Aurivillius)化合物,Bi_(2)MoO_(6)凭借独特的层状结构引起研究者的广泛关注。然而,由于高的... 详细信息

目前,生态污染和能源短缺成为威胁人类生存的全球性问题,绿色、低碳的光催化技术对解决环境及能源问题具有战略性意义。作为三元奥里维里斯型(Aurivillius)化合物,Bi_(2)MoO_(6)凭借独特的层状结构引起研究者的广泛关注。然而,由于高的载流子复合率限制了其在光催化技术中的应用。本文重点总结概括对Bi_(2)MoO_(6)基光催化剂性能改性的策略,如表面结构调控、缺陷工程、金属沉积、构建异质结及光敏化处理。在诸多改性策略中重点论述Bi_(2)MoO_(6)基异质结的构建对光催化性能的影响。并对Bi_(2)MoO_(6)基光催化剂当前在光催化技术中面临的挑战及未来的发展前景进行展望,为加快Bi_(2)MoO_(6)基光催化剂的发展提供新思路。

关键词： Bi_(2)MoO_(6) 制备方法改性光催化应用

2-氨基吡啶在构建五元、六元氮稠环合成中的应用

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有机化学 2021年第9期41卷 3482-3491页

作者：陈淇陈思鸿吴汉清曾晓晴陈伟清孙国星汪朝阳华南师范大学化学学院教育部环境理论化学重点实验室广州市生物医药分析化学重点实验室广州510006 澳门大学应用物理及材料工程研究院教育部联合重点实验室澳门999078

2-氨基吡啶是一类重要的合成子,具有独特的双亲核结构,可与酮、醛、酸、多官能团酯类以及卤代芳烃等化合物反应,以构建五元、六元含氮稠杂环.近年来,基于2-氨基吡啶的成环反应倍受关注.鉴于此,以底物种类为分类依据,重点综述了近5年来基... 详细信息

2-氨基吡啶是一类重要的合成子,具有独特的双亲核结构,可与酮、醛、酸、多官能团酯类以及卤代芳烃等化合物反应,以构建五元、六元含氮稠杂环.近年来,基于2-氨基吡啶的成环反应倍受关注.鉴于此,以底物种类为分类依据,重点综述了近5年来基于2-氨基吡啶构建咪唑并[1,2-a]吡啶、吡啶并[1,2-a]嘧啶合成方法的研究进展,总结了其在有机合成方法学、药物合成和荧光探针等领域的应用,并展望了基于2-氨基吡啶的绿色化成环及其应用的未来发展趋势.

关键词： 2-氨基吡啶咪唑并[1,2-a]吡啶吡啶并[1,2-a]嘧啶氮稠环化合物 C-N键构建逆合成分析

新型手性钳形PNN类配体在钯催化不对称烯丙基烷基化反应中的应用

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有机化学 2020年第10期40卷 3362-3370页

作者：吴敦奇成轩刘炎开成果管笑宇邓清海上海师范大学教育部资源化学重点实验室和上海市稀土功能材料重点实验室上海200234

从便宜、易得的手性氨基酸出发通过5至6步反应制备了一种新型手性钳形PNN类配体oxpma.该类手性配体含有2至3个手性中心.将其用于钯催化的烯丙基酯的不对称烯丙基烷基化反应,能够以高的对映选择性(最高可达96%)获得相应的手性目标产物.

关键词： PNN配体钳形配体不对称催化不对称烯丙基烷基化反应

Cu_(2)O-Cu_(2)S纳米复合物的制备及其可见光催化性能研究

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淮北师范大学学报（自然科学版） 2021年第3期42卷 41-46页

作者：成蕊王英男姜丹李龙凤刘明珠张茂林淮北师范大学化学与材料科学学院安徽淮北235000 绿色和精准合成化学及应用教育部重点实验室安徽淮北235000

为制备具有可见光活性和较高光催化效率的纳米光催化材料,本研究以CuO纳米粉体和Na2S·9H2O为原料,以纳米CuO为自模板,通过水热一锅法合成Cu_(2)O-Cu_(2)S纳米复合物.光催化降解甲基橙的实验结果表明,相较于纯Cu_(2)O样品,Cu_(2)O-Cu_(... 详细信息

为制备具有可见光活性和较高光催化效率的纳米光催化材料,本研究以CuO纳米粉体和Na2S·9H2O为原料,以纳米CuO为自模板,通过水热一锅法合成Cu_(2)O-Cu_(2)S纳米复合物.光催化降解甲基橙的实验结果表明,相较于纯Cu_(2)O样品,Cu_(2)O-Cu_(2)S纳米复合物表现出更优异的可见光光催化活性,且其光催化活性随复合物中Cu_(2)S含量的增加而增加.当Cu_(2)S含量最佳时,复合物的活性最优,在光照2 h内,其对甲基橙(20 mg·L^(-1))的降解率可达94%,且循环使用5次后,光催化活性基本保持不变.

关键词： Cu_(2)O-Cu_(2)S 复合物光催化

亚胺及其类似物的催化不对称炔基化反应新进展

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有机化学 2021年第2期41卷 471-489页

作者：周淑蕊温凯歌曾兴平江西师范大学化学化工学院功能有机小分子教育部重点实验室和江西省绿色化学重点实验室南昌330022

手性炔丙胺是天然产物和药物活性分子不对称全合成中常用的关键中间体,亚胺及其类似物的不对称炔基化反应可以为该砌块提供高效高对映选择性的合成路径;此外通过合理的底物和反应设计,亚胺的不对称炔基化反应还能作为一系列串联反应的起... 详细信息

手性炔丙胺是天然产物和药物活性分子不对称全合成中常用的关键中间体,亚胺及其类似物的不对称炔基化反应可以为该砌块提供高效高对映选择性的合成路径;此外通过合理的底物和反应设计,亚胺的不对称炔基化反应还能作为一系列串联反应的起点,来合成多种结构新颖的含氮杂环化合物.因此,亚胺及其类似物的高效高对映选择性炔基化反应得到合成化学家们持续关注.按照底物类型,主要分为醛亚胺的不对称炔基化和酮亚胺的不对称炔基化两大部分,介绍了亚胺及其类似物的不对称炔基化反应在过去十年中的研究进展.对这些反应的机理、优势与不足之处以及该反应在合成中的应用进行简要讨论,从而为拓展该反应在合成中的应用提供一些有益参考和借鉴.

关键词：手性炔丙胺不对称炔基化醛亚胺酮亚胺含氮杂环化合物

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