氮化碳催化劑研究獲進展

發布時間：2018-10-17 17:47 原文鏈接：氮化碳催化劑研究獲進展

　　基于SO4·-和·OH自由基的高級氧化技術，具有氧化能力強、水質適用范圍廣、礦化程度高等優勢，已成為水污染治理領域的前沿熱點課題之一。高效異相催化體系的構建是高級氧化技術的主要研究方向，其核心在于高性能異相催化劑的設計。近期，中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所副研究員李家星與濟南大學博士張守偉、華北電力大學教授王祥科合作，圍繞這一核心進行了系列研究工作，并取得新進展。

　　為了構建高活性光芬頓催化體系，科研人員利用Cu摻雜FeOOH納米簇促進了Fe3+/Fe2+的循環；納米簇和g-C3N4納米片的相互作用可以分散和穩定納米簇，發揮納米簇比表面積大、電子傳輸路徑短的優勢；同時與g-C3N4納米片形成異質結，快速分離光生載流子，抑制光生電子-空穴的復合。根據上述研究，科研人員提出了納米簇均相摻雜及其構建0D/2D異質結的優化策略，實現了異相催化劑的簡易、可控、宏量制備。在水污染治理領域，異相催化劑催化降解展示出誘人的應用前景。

　　科研人員還利用量子點和g-C3N4納米片復合，構建了新型光-過硫酸鹽催化體系。g-C3N4 納米片本身是具有高光催化活性的可見光催化劑，Co3O4量子點大大擴展了材料的光響應范圍，二者可通過能級匹配形成異質結構。在此基礎上，科研人員提出了乙醇體系-低溫熱處理體系構建單/雙金屬氧化物量子點(Fe2O3, NiO, SnO2, CuO 等)的制備方法，通過改變金屬前驅體，可以制備系列氧化物量子點/2D復合材料。可以預見，一方面這種新型Co3O4量子點/g-C3N4 納米片0D/2D 復合光催化劑將為新型高性能異相催化劑的研究開辟新思路；另一方面所構建的不同氧化物量子點/2D復合材料也可以用于開發柔性超電、鋰電器件和電催化分解水催化劑。

　　相關成果分別以Ultrathin g-C3N4 nanosheets coupled with amorphous Cu-doped FeOOH nanoclusters as 2D-0D heterogeneous catalysts for water remediation 和Strongly Coupled g-C3N4 Nanosheets-Co3O4 Quantum Dots as 2D-0D Heterostructure Composite for Peroxymonosulfate Activation 為題，發表在Environ. Sci.: Nano 和Small 上。

　　該工作獲得國家自然科學基金委項目的資助。

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