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            光催化科技前沿二

            發布時間:2018-08-02 09:18:18

              為給廣大科研工作者提供最新的行業動態和科研思路,我公司會不定期推出科技前沿系列,將包括最新最有影響力的行業文獻匯總,各個研究領域綜述,實驗儀器方法使用總結。這是第二期文獻前沿匯總。
              太陽能電池系列:
             

                有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池自從2009年被發現以來,一路高歌猛進效率突飛猛進效率一度達到22.1%,其發展之迅猛可謂前所未見。目前,鈣鈦礦型太陽能電池(PSCs)的商業化仍然要求電池擁有高效率和良好的長期環境穩定性。進一步發展性能更好的鈣鈦礦太陽能電池的關鍵仍然是空穴傳輸材料與鈣鈦礦間的能級匹配問題。目前實驗室高效率鈣鈦礦太陽能電池所用的空穴傳輸材料主要是spiro-OMeTAD和PTAA,發展一種新的能級適配的空穴傳輸材料對于突破鈣鈦礦太陽能電池的最高效率變得至關重要。
               韓國化學技術研究所(KRICT)的Jaemin Lee教授等人發展了一種命名為DM的氟端空穴傳輸材料,并且制備出了效率突破至23.2%的高效穩定鈣鈦礦太陽能電池,并且具有良好的環境穩定性。這為推動鈣鈦礦太陽能電池的進一步發展做出重要貢獻。

            文章信息:
            Jeon N J, Na H, Jung E H, et al. A fluorene-terminated hole-transporting material for highly efficient and stable perovskite solar cells[J]. Nature Energy, 2018: 1.



            光催化固氮系列:

             

                當前工業合成氨仍以鐵基催化劑的Haber-Bosch方法為主,其反應條件非常苛刻(15-25 MPa、673-873 K),并會產生嚴重的能耗問題。而光催化途徑能夠直接將太陽能轉化為化學能,為降低合成氨能耗提供了一種非常具有前景的方法。但是由于N≡N叁鍵的超高鍵能(940.95 kJ mol-1),使得N2分子體現出了相當穩定的化學特性,從而導致常規的光催化材料很難對N2分子的還原產生活性。因此,從動力學上來看,對N2分子有效的活化一般被認為是能夠驅動N2還原的必要條件。
                中國科學技術大學熊宇杰教授團隊、武曉君教授團隊以及中科大的高超老師團隊報道了Mo摻雜的W18O49催化劑用于光驅動固氮合成氨反應。Mo摻雜帶來的影響,其互相之間的協同效應,最終促進了催化劑對N2分子吸附活化,提高了催化劑固氮合成氨的性能。該文章報道了一種有效的用于光驅動固氮合成氨反應的光催化劑,揭示了調控催化位點對催化劑催化活性的影響。同時該文章也為開發高效的固氮光催化劑以及調控催化劑缺陷的狀態提供了一種新的思路。


            文章信息:
            Zhang N, Jalil A, Wu D, et al. Refining Defect States in W18O49 by Mo Doping: A Strategy for Tuning N2 Activation towards Solar-Driven Nitrogen Fixation[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018.



            光催化產氫系列:

                光催化水裂解產氫,是一種有效的氫能生產技術手段。大多數實驗和理論研究仍然局限于在單分子水層或者水蒸氣環境條件下的反應過程,這與實際光催化裂解水過程中的光照以及液態水環境相差甚遠。另外需要指出的是,自然界中大多數光催化產氫過程都是在固液界面進行的。因此,如何發展一種新的實驗技術手段和計算方法,能夠實現在液體水以及光照條件下,在納米甚至原子尺度觀察光催化裂解水過程中催化劑與水界面的化學變化過程,進而弄清真實光催化過程中的原子和電子結構,具有非常重要的科學研究價值。
                近日,北京工業大學固體微結構與性能研究所隋曼齡教授(通訊作者)和盧岳博士(第一作者),與香港城市大學(原臺灣清華大學)陳福榮教授(共同通訊)和北京航空航天大學物理學院劉利民教授(共同通訊)合作,在Nature Communications上發表了一篇題為“Self-hydrogenated shellpromoting photocatalytic H2 evolution on anatase TiO2”


            文章信息:
            Lu, Y.; Yin, W.-J.; Peng, K.-L.; Wang, K.; Hu, Q.; Selloni, A.; Chen, F.-R.; Liu, L.-M.; Sui, M.-L., Self-hydrogenated shell promoting photocatalytic H2 evolution on anatase TiO2. Nature Communications 2018, 9 (1), 2752.
             


            單原子光催化產氫系列:

             

                國立臺灣大學陳浩銘教授、武漢理工大學余家國教授(共同通訊作者)等制備了具有層間橋接和g-CN表面雙位點的原子級分散的Pd-層狀光催化劑,并在Adv. Funct. Mater.上發表了題為“Single-Atom Engineering of Directional Charge Transfer Channels and Active Sites for Photocatalytic Hydrogen Evolution”的研究論文。上述光催化劑為光催化水還原提供了定向電荷轉移通道和靶向活性位點。之后作者利用理論預測和實際表征證實成功制備了單原子工程的Pd/g-CN復合材料,其具有優異的載流子分離性能以及高效的光催化制氫活性,優于優化的Pt/g-CN標準物。這一研究結果為量身定制單原子貴金屬的性能和工程提供了合理的方法。


            文章信息:

            Cao S, Li H, Tong T, et al. Single‐Atom Engineering of Directional Charge Transfer Channels and Active Sites for Photocatalytic Hydrogen Evolution[J]. Advanced Functional Materials, 2018: 1802169.


            文 檔 下 載:光催化科技前沿二
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