中國科大設計出“缺陷”納米有望變革現代化工

日期:2016-07-20 / 人氣: / 來源:未知

記者從中國科技大學獲悉,該校科研人員采用“晶體缺陷工程”,設計出一種“缺陷納米結構”,該成果有望變革現代化工。

研究成果近日在線發表在國際重要化學期刊《美國化學會志》上。

當今的有機化工體系中,絕大部分催化反應是基于貴金屬催化劑的使用,并且是依靠石油、煤炭的燃燒所驅動的,存在催化劑材料成本高、能耗高等缺點。金屬氧化物具有低成本等優點,并且展現出光催化活性,是一類理想的催化材料。然而,金屬氧化物在氧分子活化體系中的表現卻不盡人意,無法有效俘獲太陽能。

熊宇杰課題組針對該挑戰,設計出一類具有精準可控氧空位缺陷態的氧化鎢納米結構。

據介紹,通常金屬氧化物無法通過化學吸附來活化氧分子。而氧空位缺陷的構筑克服了該缺點,促進了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉移。此外,缺陷態的出現大幅度擴寬了光催化劑的吸光范圍,使其在可見光和近紅外光區寬譜范圍內俘獲太陽能。這就實現了太陽能的有效俘獲及能量轉換傳遞,解決了氧化物催化劑在光催化有機合成中的瓶頸問題。

熊宇杰介紹,以太陽能驅動有機合成過程,將有望替代傳統的熱催化技術,從而實現低能耗的化工生產,為緩解當前的能源困境提供了新思路。該“缺陷納米結構”技術的關鍵在于如何降低催化劑材料成本并提高能量轉換效率。

熊宇杰說,“該研究為利用太陽能替代熱源驅動有機合成提供了可能性,也對光催化材料的理性設計具有重要推動作用。"

作者:y


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