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我校教師在太陽能光催化還原CO2研究領域發表重要論文
發布日期:2019-06-13 瀏覽次數:

近日,我校化學與化工學院顏廷江教授與多倫多大學Geoffrey A.Ozin教授合作在太陽能光催化還原CO2研究領域取得重要進展,分別在國際頂級學術期刊《自然》子刊《Nature Communications》和《Angewandte Chemie International Edition》上發表兩篇高質量學術論文。

第一篇論文為“Polymorph selection towards photocatalytic gaseous CO2 hydrogenation”(DOI:10.1038/s41467-019-10524-2)發表在《自然》子刊《Nature Communications》上,顏廷江教授為該論文的第一作者與通訊作者,曲阜師范大學為第一署名單位;第二篇論文為“Room-Temperature Activation of H2 by a Surface Frustrated Lewis Pair”(DOI:10.1002/anie.201904568)發表在化學領域頂級期刊《Angewandte Chemie International Edition》,并被編輯選為“Hot Paper”,顏廷江教授為共同第一作者與通訊作者,曲阜師范大學為共同署名單位。





21世紀以來,能源短缺和環境污染成為人類面臨的重大挑戰。利用太陽能把大氣中的CO2轉化為方便存儲和運輸的有機物(如甲醇)從而實現碳循環是同時解決能源和環境問題的理想途徑之一。“受阻”路易斯酸堿對(Frustrated Lewis Pairs,FLPs)是均相催化領域一類新型的非金屬有機催化劑,在CO2、H2等惰性小分子的活化轉化方面具有極高的活性。2014年,多倫多大學的Geoffrey A.Ozin教授報道了首例FLPs固體光催化劑(In2O3-x(OH)y),并首次提出了多相FLPs的概念;近期,顏廷江教授和Ozin教授的合作研究進一步發展和推進了多相FLPs研究領域,首次提出了通過晶相工程調控FLPs路易斯酸堿活性位點的新途徑,采用簡單水熱和熱煅燒技術制備了系列六方相In2O3-x(OH)y光催化劑。與另一常見的立方相In2O3-x(OH)y相比,該六方相光催化劑FLPs的路易斯酸位和堿位活性更強,解離H2分子需要克服的活化能壘更低。光催化實驗表明,在常壓條件下,六方相In2O3-x(OH)y光催化氣相CO2加氫的性能顯著優于立方相光催化劑,甲醇的產量可以達到180umolg-1h-1,這一數值是當前同比條件下的最高值,同時,該光催化劑經過長達100小時的穩定性測試,活性和甲醇選擇性保持不變。此外,利用原位DRIFTs,NMR,XPS,ESR和DRS五種表征技術,首次在實驗上證實了多相FLPs是基于異裂過程而非均裂過程活化H2分子,填補了相關研究領域的空白。

這些研究成果不僅發展完善了多相FLPs理論和小分子活化機制,而且拓寬了具有精準活性位點的高效光催化劑的設計思路。鑒于該六方相In2O3-x(OH)y光催化劑的優異光催化活性和穩定性,研究者目前進一步將其修飾在廉價催化劑載體上,再結合更具實用性的太陽能催化反應裝置,有望在太陽能催化CO2加氫反應中獲得工業化推展應用。

《Nature Communications》是國際頂級學術期刊《Nature》發行的子刊(影響因子:12.353),其目的在于發布頗具綜合性并代表某一領域重大進展的研究論文。作為國際“綜合性期刊”領域的頂級雜志,該刊物內容涉及自然科學所有領域,發表的論文極具科研及應用價值,為各領域的創新發展提供了重要的參考意義;《Angewandte Chemie-International Edition》由德國化學會發行(影響因子:12.102),其目的在于發布高原創性并代表化學學科某領域重大進展的研究論文,是化學領域的頂級期刊。

論文鏈接:

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10524-2#Sec16 

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201904568

(來源:化學與化工學院 科技處  編輯:宣傳部新聞中心  責編:喬慧芬)

 

 


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