低维功能材料的光催化研究成果获得国际关注

时间:2017-02-10浏览:311设置

清洁可再生能源是实现人类可持续发展的重要基石,是解决当今社会问题的重要途径。近年来,光催化水分解制氢的研究日益得到各国的重视,其机理是半导体材料通过有效吸收光能产生具有极强氧化能力和还原能力的光生空穴和电子对,在催化剂的表面发生直接或者间接的氧化或还原反应,从而实现水分解为氢气与氧气。但是光催化材料的研究面临光响应范围窄、不稳定、以及量子产率低下等一系列问题。作为光催化剂,二维半导体材料具有比表面积大、活性高等优势。通过物理和化学调控,可以实现更高的可见光吸收率、量子转化率等催化性质。

近年来,江苏师范大学物理与电子工程学院李延龄教授课题组率先预测了单层材料(单层二硫化钼、单层二硫化铼和单层黑磷)的光催化性质及可调控性,发表SCI论文6篇,其中SCI二区以上论文5篇(SCI-TOP论文3篇),研究成果受到国内外专家学者的广泛关注。

1. A) 单层MoS2晶体顶视图;B) 磷掺杂MoS2前后能级示意图;C)单层黑磷晶体结构和剪切应变示意图;D) H+OH吸附在单层黑磷上的差分电荷密度以及拉伸应变下能级示意图

最近,受《Catalysis Science & Technology》期刊编辑邀请,李延龄教授课题组与瑞典、英国的研究人员合作,在该期刊发表了题为“Review of two-dimensional materials for photocatalytic water splitting from a theoretical perspective”的评论文章,文章被选为当期杂志封面。在论文中,课题组系统地阐述了二维材料光催化性质的调控机理,探讨了理论计算在搜索新型光催化剂以及调控催化性质方面的方法及其优势,概述了近年来二维光催化剂领域的研究进展,并对未来研究方向进行了展望。

2. 发表的评论文章被选为当期封面[1]

Catalysis Science & Technology》是国际公认的催化领域最具影响力的学术期刊之一,是英国皇家化学学会旗下的顶级催化期刊。这次研究成果是课题组在《Catalysis Science & Technology》发表的单层MoS2光催化性质的论文(已被SCI论文引用96次)之后的又一重要进展,表明该课题组在太阳能光催化领域的研究受到了国际同行的高度关注和认可。

  上述研究受到了国家自然科学基金、江苏省“六大人才高峰”高层次人才、江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省高校优秀科技创新团队和江苏省优势学科等项目的资助。

附:课题组在光催化领域代表性论文

1. Y. Li, Y.-L. Li, B. Sa and R. Ahuja. Review of two-dimensional materials for photocatalytic water splitting from a theoretical perspective. Catalysis Science & Technology7(3): 545-559 (2017).  

  http://dx.doi.org/10.1039/C6CY02178F

2. Y.-L. Li, Y. Li and C. Tang. Strain engineering and photocatalytic application of single-layer ReS2. International Journal of Hydrogen Energy 42(1): 161-167 (2017).

  http://dx.doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.11.097

3. B. Sa, Y.-L. Li, J. Qi, R. Ahuja and Z. Sun. Strain Engineering for Phosphorene: The Potential Application as a Photocatalyst. The Journal of Physical Chemistry C118 (46): 26560-26568(2014). 已被SCI论文引用56.

  http://dx.doi.org/10.1021/jp508618t

4. B. Sa, Y.-L. Li, Z. Sun, J. Qi, C. Wen and B. Wu. The electronic origin of shear-induced direct to indirect gap transition and anisotropy diminution in phosphorene. Nanotechnology 26(21): 215205(2015). 已被SCI论文引用10次,

  http://stacks.iop.org/0957-4484/26/i=21/a=215205

5. Y. Li, Y.-L. Li, and C. M. Araujo, et al. Single-layer MoS2 as an efficient photocatalyst. Catalysis Science & Technology 3(9): 2214-2220 (2013). 已被SCI论文引用96.

  http://dx.doi.org/10.1039/C3CY00207A


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