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南京先丰纳米材料科技有限公司
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公司新闻/正文
新型二维可见-近红外区响应非金属光催化剂：黑磷烯
2889 人阅读发布时间：2018-10-19 09:37
从发展新型光催化剂在实际适用角度上，通过研制低成本、高效、具有宽谱响应（可见和近红外区）特性的光催化剂是一个重要方向。暨南大学环境学院朱明山老师团队，利用新型二维半导体材料黑磷（购自先丰纳米，XF161），通过液相剥离法，制备出超薄二维黑磷烯薄片，通过与传统等离子体光催化剂金/钛酸镧复合，制备出在可见光和近红外光照下，均具有非常好的光催化分解水产氢效率的光催化剂。该论文以通讯的形式发表在化学综合类顶级期刊之一的德国应用化学上 (Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 2064）, 这是关于新型二维材料黑磷烯在国际上作为光催化剂直接应用于分解水制氢的首例报道，并且利用飞秒级瞬态吸收，对此电荷传输机制进行了翔实的推断。
IF:12.102
此篇论文首次设计了二维材料黑磷（BP）和石墨化氮化碳（CN）二元纳米杂化体（BP / CN），并将其用作非金属光催化剂。 在光照> 420nm和> 780nm 的光照下，均能有效观察到 H2 生成。通过固体核磁、红外光谱、XPS 能谱等表征手段推断出 BP 与 CN 通过磷-氮之间的配位键发生相互作用，对提高催化性能起着至关重要的作用。 首先，在可见光照射下，BP 作为受激 CN 的电子受体，导致电子在 BP 的导带（CB）中。 在 NIR 光照射下，与 BP 中的电子一起，这些电子被捕获在 BP 和 CN 的界面处的 P-N 配位键上以生成 H2。进一步使用飞秒级瞬态吸收光谱仪，对界面电子传输机制的探索取得重要进展。该工作是国际上首例在可见-近红外区均表现非常优异的、无任何金属参与反应的分解水制氢的报道, 发表在化学综合类顶级期刊之一美国化学会志上 (J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 13234）
IF:14.357
传统的光催化催化剂由于其光生电子和光生空穴的快速复合，无法有效地对水进行全分解制备 H2 和氧气。朱老师利用 BP 与钒酸铋 (BiVO4) 之间的独特带隙结构，首次构筑了以 BP 作为析氢催化剂和 BiVO4 作为析氧催化剂，设计出基于 Z 型光催化体系实现了高效光催化分解水制 H2 和氧气。在没有任何牺牲试剂和外加偏压的情况下，可见光辐照下可观察到纯水分解产生 H2 和氧气。其能带结构的交错排列有助于电荷分离，使得水的还原和氧化分别发生于 BP 和 BiVO4。上述结果显示使用 Z 型结构设计将 BP 和 BiVO4 的优势相结合在全分解水领域前景良好。该工作是国际上首例在利用黑磷烯在全分解水制备 H2 和氧气的报道，工作被选为封面论文发表在化学综合类顶级期刊之一德国应用化学上(Angew. Chem. Int. Ed. 2018,57, 2160）
IF:12.102
上述论文中所用的「黑磷」均来源：先丰纳米