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            曲阜師大顏廷江教授再次在國際頂級期刊Nature Communications(自然-通訊)發表重要學術成果

            發布日期 : 2020-12-14 瀏覽次數 :

            曲阜師大新聞中心訊  近日,曲阜師大化學與化工學院顏廷江教授在國際頂級期刊《自然-通訊》(Nature Communications)上發表了題為“Bismuth atom tailoring of indium oxide surface frustrated Lewis pairs boosts heterogeneous CO2 photocatalytic hydrogenation”的學術論文。曲阜師范大學為論文的第一署名單位和第一通訊署名單位。這是顏廷江教授繼2019年在Nature Communications、Angewandte Chemie International Edition等國際頂級刊物發表重要學術成果之后,在太陽能光催化CO2還原領域取得的又一突破性成果。

            缺陷型氧化物中的表面“受阻”路易斯酸堿對(surface Frustrated Lewis Pairs,SFLPs)為多相催化反應提供了具有明確結構和組成的活性位點,可用于H2或CO2分子的活化和解離,為高性能光催化CO2加氫催化劑的設計以及光催化機制的理解提供了新的研究思路。富含氧空位和表面羥基的In2O3-x(OH)y是一例典型的固體SFLPs催化劑,包含一個路易斯酸位點(與氧空位毗鄰的配位不飽和的銦原子)和一個路易斯堿位點(相鄰的另一個銦原子上的表面羥基)。其他科研者也基于氧空位和表面羥基成功構建了CoGeO2(OH)2和CeO2-x等SFLPs型催化劑。然而,這些研究均是利用表面缺陷構建出了SFLPs催化劑,如何進一步實現SFLPs性能的優化調控仍然是一項挑戰。

            晶格工程是調控氧化物電子結構等性質的有效手段,基于前期研究積累,顏廷江教授與加拿大多倫多大學的Geoffrey Ozin教授合作,提出了一種簡便的溶劑熱方法,在In2O3中實現了Bi3+對In3+位點的原子級精準取代,進而實現了對路易斯酸堿性質和催化劑電子光學性質的合理調控。通過選用廉價和安全的鉍替代銦,可以制備出具有廣譜太陽光吸收的BixIn2-xO3。研究表明,單位點Bi3+代替In3+后,提供了性質更強的路易斯酸堿對Bi3+/O2-,可以顯著增強對CO2分子的吸附和活化,同時Bi 6s2孤對電子引入了新的能級態。這種原子精準的晶格工程,實現了SFLPs位點活性和太陽能光子吸收效率的有效調控,大大增強了光催化CO2加氫性能。

            文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-19997-y

            此外,2020年8月,顏廷江教授還基于立方相(cubic,c-)到菱形相(rhombohedral,rh-)氧化銦In2O3-x(OH)y的相變,通過調節rh/c-In2O3-x(OH)y多晶型異質結對CO2加氫光催化劑性能的指標,構建出了新型高效的缺陷異相結光催化劑,對未來可再生合成燃料的發展提供了良好的契機。相關工作發表以“How to Make an Efficient Gas-Phase Heterogeneous CO2 Hydrogenation Photocatalyst”為題發表在國際頂級期刊Energy & Environmental Science(影響因子30.289)。曲阜師范大學為論文的第一署名單位和第一通訊署名單位。

            文章鏈接https://doi.org/10.1039/D0EE01124J

            2020年11月,顏廷江教授與Ozin教授繼續合作,將SFLPs型In2O3-x(OH)y與具有金屬特性的TiN材料耦合,經過煅燒處理后,所得復合催化材料TiN@TiO2@In2O3?x(OH)y可以在較寬的光譜范圍內收集陽光,并透過光熱效應產生高的局部溫度,使其能夠以極大超過單個組分或任何二元組分的轉化率驅動光激活水氣變換反應。相關研究成果以“Plasmonic Titanium Nitride Facilitates Indium Oxide CO2 Photocatalysis”為題發表在國際著名刊物Small(影響因子11.459)。曲阜師范大學為論文的通訊署名單位。


            文章鏈接https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202005754

            顏廷江,化學與化工學院教授,博士畢業于福州大學光催化研究所。目前課題組的研究領域主要包括光催化CO2還原、光催化分解水、光催化降解環境污染物、微納復合材料的合成及其在光學、儲能、太陽能電池等領域的應用。主持國家自然科學基金2項、山東省自然科學基金面上項目、中國博士后特別資助項目等多項課題;以第一或通訊作者在Nat. Commun., Angew. Chem.-Int. Edit., Energy Environ. Sci., Small, Environ. Sci. Technol., Appl. Catal. B: Environ.等期刊發表論文30余篇。獲山東省高校青創科技計劃創新團隊帶頭人、山東省高等學校科學技術二等獎、山東省高校青年教師教學比賽三等獎、曲阜師范大學青年教師教學比賽二等獎、山東省高等學校優秀科研成果三等獎等榮譽,指導1名研究生和1名本科生分別獲得山東省優秀碩士論文和山東省優秀學士論文。

            新聞來源:科技處  化學與化工學院

            審核:屈躍寬

            編輯:孫琪


             

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