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我院硕士生魏文康在“Applied catalysis B: Environment”期刊上以ariticle形式发表研究论文

  发布时间: 2019-09-20   信息员:   

我院硕士生魏文康在“Applied catalysis B: Environment期刊上以ariticle形式发表研究论文

近日,我院硕士生魏文康以第一作者身份在催化领域重要刊物“Applied catalysis B: Environment”上发表了题为Efficient Visible-light-driven Photocatalytic H2 Evolution over MoO2-C/CdS Ternary Heterojunction with Unique Interfacial Microstructures的研究论文(DOI: 10.1016/j.apcatb.2019.118153)。该论文通讯作者为庄建东副教授,第一单位为福建农林大学,该工作得到国家自然科学基金和福建省高校新世纪优秀人才计划项目的资助。《Applied catalysis B: Environment》期刊属于催化和环境研究领域的top期刊,2018年的影响因子IF14.229

随着能源和环境危机的加剧,清洁高效氢能源技术的研发已是能源领域研究的热点和重点。在不同析氢技术中,利用太阳能作为裂解水产氢动力的光催化技术被认为是一种极具前景的绿色技术而受到广泛关注。然而对于单一组分的半导体产氢光催化剂,如CdS,虽然具有合适的禁带宽度和导带电位,但较低的光吸收能力和载流子分离效率严重限制了其在光催化产氢反应(PHER)中的应用潜力。

在过去几年中,钼基纳米材料,特别是二维MoS2纳米片作为高效产氢助催化剂已被大量报道,但较差的化学稳定性严重影响了其使用寿命。相比于硫化物,钼氧化物(如MoO2MoOx等)在绿色合成和化学稳定性方面可能更具优势,而将其与碳材料复合可以进一步增强化学稳定性,有望成为一种极具应用前景的产氢助催化剂。

需要特别指出的是,对于异质复合光催化体系而言,异质界面的性质(缺陷、成键等)极大影响着光催化体系中光生载流子的产生、迁移和反应过程。对于MoO2-C纳米复合材料而言,碳材料的引入将导致钼氧化物纳米颗粒表面化学环境和晶体结构的变化。而将MoO2-CCdS复合后,同样会引起CdS表面化学环境的改变。然而目前对于这些异质界面的基本性质,及其对界面电荷迁移行为和催化剂PHER性能的具体影响,还缺乏细致和系统的研究。

. MOCCS可见光下产氢反应示意图

本文成功构建了具有独特界面结构的MoO2-C/CdS (MOCCS)三元异质光催化剂,在可见光下产氢速率达到16.08mmol·h-1·g-1,且具有很好的化学稳定性。研究发现以有机配位中间体Mo3O10(C6H8N)2·2H2O合成的一维棒状MoO2-C纳米复合材料中存在界面无序结构--MoOx区,可作为光催化分解水的主要活性位点。而MoO2-CCdS复合后在异质界面上也形成较复杂的界面结构,如Mo-S键和金属Cd等,为MOCCS三元异质光催化剂间的高效界面电荷分离和转移提供保证。总之,这些独特界面微结构间的协同作用能够降低光催化水分解过程中的析氢过电位,并实现体系中光生载流子的有效分离和反应。这项工作有望为高效复合光催化剂系统的合理设计提供基础性的、新颖的启示。

文章链接:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2019.118153

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