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构建双通道路径增强iCOF/Bi_(2)O_(3)S型异质结在纯水体系中光催化合成H_(2)O_(2)性能
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作者 夏阳 张康延 +2 位作者 杨恒 史利娟 易群 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2024年第11期53-54,共2页
太阳能光催化技术是一种绿色、经济、可持续的制备H_(2)O_(2)方法,被认为是取代传统蒽醌法最有前景的策略。然而,由于有限的光捕获能力、快速的光生载流子复合以及氧化还原能力不足等问题,单一组分光催化剂表现出温和的光催化活性。并且... 太阳能光催化技术是一种绿色、经济、可持续的制备H_(2)O_(2)方法,被认为是取代传统蒽醌法最有前景的策略。然而,由于有限的光捕获能力、快速的光生载流子复合以及氧化还原能力不足等问题,单一组分光催化剂表现出温和的光催化活性。并且,在光催化合成H_(2)O_(2)反应系统中需要额外添加牺牲剂。在这项研究中,我们通过光沉积法将Bi_(2)O_(3)(BO)纳米颗粒负载于离子型有机共价框架材料(iCOF)纳米纤维上,构建一种S型异质结用于双通道路径光催化合成H_(2)O_(2)。在纯水体系中,在iCOF表面负载10 wt%BO时,复合催化剂iCOF/BO10表现出最高的H_(2)O_(2)产率,达到了9.76 mmol·g^(-1)·h^(-1)(在420 nm处的量子效率为5.5%)。这一性能分别是纯iCOF的2.2倍,纯BO的5.6倍。原位表征技术(包括原位X射线光电子能谱、DFT理论计算、活性物种捕获实验以及原位漫反射红外傅里叶变换光谱)揭示该S型异质结不仅能促进光生载流子的分离和增强光吸收能力,而且能实现氧化还原能力最大化,使得反应体系同时通过间接2e^(-)氧气还原反应和4e^(-)水氧化反应双通道路径产生H_(2)O_(2)。此外,4e^(-)水氧化反应生成的O_(2)能够通过间接2e^(-)氧气还原反应加快H_(2)O_(2)生成的反应动力学,实现光催化H_(2)O_(2)的全合成。该项工作为开发新颖催化剂实现高效光催化合成H2O_(2)提供了独特的见解。 展开更多
关键词 光催化 S型异质结 H_(2)O_(2)合成 无牺牲剂 双通道路径
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