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科研研制进展

武汉磁共振中心在TiO2光催化剂活性增强机制研究方面取得重要进展

时间: 2013-02-06

    武汉磁共振中心邓风研究组在硼银共掺杂TiO2光催化剂活性增强机制研究方面取得重要进展,相关研究结果以全文的形式于1月15日在《美国化学会杂志》 (Journal of The American Chemical Society)上在线发表 (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja312205c)。

    TiO2是一种应用最为广泛的光催化剂,但其在太阳光下的反应活性较低。近年来,人们发现掺杂TiO2光催化剂不但能有效增加可见光的吸收,而且还可以有效提高催化剂的光化学活性。然而对于光催化剂活性增强机制却一直不甚明确,这已经成为阻碍光催化剂研发的一个重要因素。最近邓风研究组的冯宁东、王强和郑安民等人发现(B, Ag)共掺杂TiO2光催化剂在可见光或太阳光下具有非常高的光催化活性,并对催化剂的结构及其光催化机理进行了深入研究。研究人员利用前期发展的灵敏度增强二维双量子魔角旋转NMR新技术 (J. Magn. Reson. 2009, 200, 251; Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 8657),发现银可以进入到TiO2的骨架,并与三配位间隙硼(T*)空间邻近,形成[T*-O-Ag]结构单元;利用原位XPS技术对光致载流子的转移进行跟踪,发现[T*-O-Ag]结构单元在太阳光照射下可以诱捕光致电子形成中间体,从而延长光致载流子在催化剂中的寿命;DFT理论计算进一步证实[T*-O-Ag]结构单元可以大幅提高TiO2的光催化活性。这些研究结果不仅有助于人们从分子水平上理解光催化反应机理,而且对高效TiO2光催化剂的设计具有一定的借鉴意义。

    该项研究工作得到了国家自然科学基金委、国家科技部和中国科学院的重点支持。

      

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