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刘宏教授课题组光催化研究又获新进展
2015-03-30 20:29   审核人:

近期,晶体材料国家重点实验室刘宏教授课题组材料光催化性能提升方面研究又获新进展,相关研究成果以“Enhanced Ferroelectric-Nanocrystal Based Hybrid Photocatalysis by Ultrasonic Wave Generated Piezo-phototronic Effect”为题发表在材料领域著名期刊《Nano Letters》(IF 12.94=)(2015, DOI: 10.1021/nl504630j)上,这是刘宏教授课题组在光催化研究方面获得的又一重要研究成果。 

提高材料光催化效率的重要途径之一是增强光生载流子的有效分离,避免自身复合的无效光激发。研究表明,利用晶体内建电场可以实现光生载流子分离,但是静态的内建电场很容易被大量的光生载流子屏蔽,而失去继续促进载流子分离的作用。课题组桑元华博士、李海东博士生及合作者基于铁电纳米颗粒在机械波作用下内建电场的增强或减弱效应,利用超声波驱动的压电光电子学效应,抑制了铁电纳米颗粒表面光半导体纳米颗粒光生载流子在内建电场作用下的载流子屏蔽效应,实现了长效增强的光催化效果。通过制备Ag2O-BaTiO3纳米异质结构,使得BaTiO3纳米立方体的内建电场能够对负载的Ag2O颗粒上的光生载流子产生周期性聚集和释放,既增强了Ag2O颗粒对有机污染物的降解作用,又显著抑制了Ag2O催化剂自身的光还原,解决了Ag2O催化剂的循环稳定性问题。该原理和方案的提出,为超声光催化提供了理论支持,为异质结构光催化剂设计提供了新思路。 

刘宏教授课题组近几年在TiO2纳米带及复合光催化材料方面进行了系统的研究工作,提出的在TiO2纳米带上构建表面异质结构,对界面能级调控,可有效的促进光生载流子的分离,还可拓宽TiO2纳米带的光吸收波段,不但为制备高效宽谱光催化剂提供思路,其设计原理还应用与太阳能电池、气敏传感器、生物传感器和能源存储器件等应用领域,获得了学术界认可。应国际著名期刊《Advanced Materials》(IF=15.409)的邀请,课题组赵振环博士、田健博士等撰写的综述文章“Structure, Synthesis, and Applications of TiO2 Nanobelts”(Adv. Mater. 2015,DOI: 10.1002/adma.201405589)业已刊出。文章详细讨论了TiO2形貌调控、结构性能改性、异质结构构建等方面的设计思想和最新进展,着重讨论针对拓展光谱范围的催化剂的设计与构建。 

刘宏教授课题组主要从事光催化领域的研究。2013年以来,先后在《Chem. Soc. Rev.》、《Adv. Mater.》、《Energy Environ. Sci.》等杂志上发表28篇文章,受到了同行的关注。这些研究工作得到了晶体材料国家重点实验室基金的大力支持,同时得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金创新研究群体和国家自然科学基金项目的资助。 

相关链接: 

Nano Letters 

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl504630j

Advanced Materials 

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201405589/abstract

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