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[中國(guó)科學(xué)報(bào)]南工大實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)光催化內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)
時(shí)間：2020-04-22
來(lái)源：科學(xué)網(wǎng)
作者：
攝影： 編輯：張好雨
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南京工業(yè)大學(xué)教授陸春華、寇佳慧與東南大學(xué)教授趙遠(yuǎn)錦合作制備了一種多功能光催化復(fù)合纖維，首次實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)，并有效增強(qiáng)光催化性能提高。日前，這一研究成果以《構(gòu)筑紅外光響應(yīng)的光生電子驅(qū)動(dòng)器來(lái)增強(qiáng)光催化產(chǎn)氫》為題，作為封面文章發(fā)表在《先進(jìn)材料》上。
光催化反應(yīng)是在太陽(yáng)光照射下完成的化學(xué)反應(yīng)，如果能夠在太陽(yáng)光照射下實(shí)現(xiàn)內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)，那么內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)增強(qiáng)光催化這一研究策略將有效推動(dòng)光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用與發(fā)展。
據(jù)論文第一作者、南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生代寶瑩介紹，課題組創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)并構(gòu)筑了熱釋電—光熱—光催化復(fù)合微米纖維PVDF-HFP/CNT/CdS-Pt系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)，并顯著提高光催化分解水制氫效率達(dá)5倍以上，對(duì)應(yīng)的平均表觀量子效率約為16.9%。
為了充分發(fā)揮光熱材料和熱釋電材料的性能，該團(tuán)隊(duì)將光催化反應(yīng)局域在構(gòu)筑的復(fù)合纖維的表界面，形成熱收集型光催化微反應(yīng)器。為了得到最佳的光催化性能，他們探討了熱釋電基底、光熱材料含量等與熱釋電電勢(shì)輸出及光催化性能的關(guān)聯(lián)，并對(duì)復(fù)合螺旋纖維的光催化穩(wěn)定性進(jìn)行了探索。
其研究表明太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)可實(shí)現(xiàn)光催化性能的顯著提高。另外，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)變溫?zé)晒夂妥儨毓怆娀瘜W(xué)表征等技術(shù)手段，探索了熱釋電內(nèi)建電場(chǎng)對(duì)光生載流子分離、傳輸及壽命的影響，為未來(lái)太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)重構(gòu)增強(qiáng)光催化性能的研究提供了理論依據(jù)與指導(dǎo)。
據(jù)了解，該研究成果將來(lái)可以用來(lái)分解水制備清潔可再生能源氫氣、還原溫室氣體二氧化碳、氮氧化物固定、降解生產(chǎn)和生活中形成的有毒有害物質(zhì)（如工業(yè)有機(jī)染料、醫(yī)用抗生素、家居裝修產(chǎn)生的甲醛等）等，以緩解日益嚴(yán)峻的環(huán)境和能源問(wèn)題。
相關(guān)論文信息： https://doi.org/10.1002/adma.201906361
2020年4月22日《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/4/438712.shtm
