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王少莽博士在“Applied Catalysis B: Environmental”发表研究论文

   发布时间: 2017-11-21    访问次数: 285

利用丰富的太阳能将温室气体CO2转化为高附加价值的CH4是较为理想的CO2资源化途径。基于半导体材料的光催化技术可以将太阳能转换为具有还原-氧化能力的电子-空穴对,并可驱动二氧化碳甲烷化反应。这一方案实现了一步将太阳光子能量转换、存储为化学键能,因而具有美好的应用前景。 

提高光催化材料的载流子的分离和传输效率是实现高效转化CO2生成CH4的关键。利用少量金属沉积在光催化材料的表面,是提高光催化材料的载流子分离和传输效率的有效手段。目前,常用Pt、Pd等贵金属沉积在光催化材料表面提高载流子的分离和传输效率。然而,这些贵金属的功函数一般比光催化材料大,当这些贵金属与光催化材料相接触的时候,在界面处半导体的能带将向上弯曲,形成肖特基势垒。尽管肖特基势垒会增加载流子的分离效率,但要实现将电子转移到金属粒子中,需要提供足够高的能量克服肖特基势垒。如果将功函数低于光催化剂的金属沉积在其表面,那么在界面处半导体的能带将向下弯曲,与金属形成欧姆接触。这意味着低能量的光辐射就可以将半导体电子迁移至金属粒子中,从而实现光催化材料的载流子的分离和传输效率的显著提高。

最近,我院太阳能源与环境课题组王少莽博士利用NH3直接氮化BiTaO4,成功将小功函的金属Bi与功函数较大的半导光催化材料Ta3N5进行了复合,构建了欧姆结光催化材料Ta3N5/Bi。实验结果显示,金属Bi的引入显著提高了Ta3N5光催化转化CO2生成CH4的效率。相关成果“Effective separation and transfer of carriers into the redox sites on Ta3N5/Bi photocatalyst for promoting conversion of CO2 into CH4”在线发表在国际著名期刊Applied Catalysis B: Environmental(https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2017.10.043)。