物理化学学报 >> 2024, Vol. 40 >> Issue (11): 2407012.doi: 10.3866/PKU.WHXB202407012
所属专题: 太阳燃料制备
夏阳1,*(
), 张康延1, 杨恒2,*(
), 史利娟1, 易群1,*(
)
收稿日期:2024-07-09
修回日期:2024-08-16
录用日期:2024-08-19
发布日期:2024-10-14
通讯作者:
Email: xiayang410@sina.com; Tel: +86-15827307205 (夏阳)yhxg666@sina.com; Tel: +86-13296543782 (杨恒)yq20071001@163.com; Tel: +86-15103400721 (易群)
基金资助:
Yang Xia1,*(
), Kangyan Zhang1, Heng Yang2,*(
), Lijuan Shi1, Qun Yi1,*(
)
Received:2024-07-09
Revised:2024-08-16
Accepted:2024-08-19
Published:2024-10-14
Contact:
Email: xiayang410@sina.com; Tel: +86-15827307205 (Yang Xia)yhxg666@sina.com; Tel: +86-13296543782 (Heng Yang)yq20071001@163.com; Tel: +86-15103400721 (Qun Yi)
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太阳能光催化技术是一种绿色、经济、可持续的制备H2O2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H2O2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Bi2O3 (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H2O2。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H2O2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H2O2。此外,4e−水氧化反应生成的O2能够通过间接2e−氧气还原反应加快H2O2生成的反应动力学,实现光催化H2O2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H2O2提供了独特的见解。
夏阳, 张康延, 杨恒, 史利娟, 易群. 构建双通道路径增强iCOF/Bi2O3 S型异质结在纯水体系中光催化合成H2O2性能[J]. 物理化学学报, 2024, 40(11), 2407012. doi: 10.3866/PKU.WHXB202407012
Yang Xia, Kangyan Zhang, Heng Yang, Lijuan Shi, Qun Yi. Improving Photocatalytic H2O2 Production over iCOF/Bi2O3 S-Scheme Heterojunction in Pure Water via Dual Channel Pathways[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2024, 40(11), 2407012. doi: 10.3866/PKU.WHXB202407012
| 1 |
doi: 10.1002/adsu.202100184 |
| 2 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.138489 |
| 3 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.123545 |
| 4 |
doi: 10.1021/acsomega.2c02371 |
| 5 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64498-5 |
| 6 |
doi: 10.1002/anie.201911609 |
| 7 |
doi: 10.1016/j.cej.2023.143528 |
| 8 |
doi: 10.1002/adfm.202315426 |
| 9 |
doi: 10.1016/s1872-2067(22)64163-9 |
| 10 |
doi: 10.1016/j.jmst.2022.09.002 |
| 11 |
doi: 10.1016/j.cej.2024.151293 |
| 12 |
doi: 10.1002/adfm.202106120 |
| 13 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64580-2 |
| 14 |
doi: 10.1002/adma.202406460 |
| 15 |
doi: 10.1038/s41467-024-47624-7 |
| 16 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.054 |
| 17 |
doi: 10.1039/d2tc00500j |
| 18 |
doi: 10.1016/s1872-2067(23)64514-0 |
| 19 |
doi: 10.1002/ange.201901961 |
| 20 |
doi: 10.1002/adma.202400288 |
| 21 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2020.119289 |
| 22 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2023.123629 |
| 23 |
doi: 10.3866/PKU.WHXB202212016 |
| 24 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.05.046 |
| 25 |
doi: 10.1007/s40843-023-2755-2 |
| 26 |
doi: 10.1016/j.checat.2022.05.002 |
| 27 |
doi: 10.1007/s11426-024-2012-5 |
| 28 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.03.045 |
| 29 |
doi: 10.3866/pku.whxb202212010 |
| 30 |
doi: 10.3866/pku.whxb202307022 |
| 31 |
doi: 10.3866/pku.whxb202312024 |
| 32 |
doi: 10.3866/pku.whxb202211009 |
| 33 |
doi: 10.1002/adma.202203225 |
| 34 |
doi: 10.1016/j.jmst.2020.03.027 |
| 35 |
doi: 10.1016/j.cej.2023.145473 |
| 36 |
doi: 10.1021/acsomega.2c07899 |
| 37 |
doi: 10.1016/j.seppur.2023.123388 |
| 38 |
doi: 10.1016/j.jechem.2023.02.047 |
| 39 |
doi: 10.1016/j.jallcom.2020.157795 |
| 40 |
doi: 10.1016/j.apcatb.2021.120817 |
| 41 |
doi: 10.1016/j.seppur.2022.123064 |
| 42 |
doi: 10.1016/j.matlet.2023.134806 |
| 43 |
doi: 10.1016/j.mcat.2023.113690 |
| 44 |
doi: 10.1039/d4ta02087a |
| 45 |
doi: 10.1002/aesr.202200157 |
| 46 |
doi: 10.3866/pku.whxb202308036 |
| 47 |
doi: 10.1351/pac198557040603 |
| 48 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.140123 |
| 49 |
doi: 10.1021/cm0101069 |
| 50 |
doi: 10.1002/smll.202301928 |
| 51 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.138167 |
| 52 |
doi: 10.1002/smll.202102539 |
| 53 |
doi: 10.1016/j.cej.2021.131809 |
| 54 |
doi: 10.1002/anie.202310476 |
| 55 |
doi: 10.1016/j.jmst.2023.05.030 |
| 56 |
doi: 10.1038/s41467-024-45604-5 |
| 57 |
doi: 10.1002/adsu.202200113 |
| 58 |
doi: 10.1038/s41467-024-49004-7 |
| 59 |
doi: 10.1016/j.jmst.2024.02.048 |
| 60 |
doi: 10.1016/S1872-2067(20)63661-0 |
| 61 |
doi: 10.1016/j.cej.2022.136584 |
| 62 |
doi: 10.1016/j.jallcom.2023.169606 |
| 63 |
doi: 10.1002/anie.202309624 |
| [1] | 吕宪伟, 丁信元, 龚家兴, 闫旭焕, 黄大勇, 耿建新, 袁忠勇. 轨道杂化在光催化与电催化中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100151 - . |
| [2] | 樊凡, 修浩, 王宇婷, 崔永朋, 王雅君. NH2-MIL-125/Na掺杂g-C3N4复合S型异质结的构建及其光催化产过氧化氢性能[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100143 - . |
| [3] | 刘宇, 李鹏飞, 刘翼泽, 孙再成. 碳点作为单一光催化剂的最新进展[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100167 - . |
| [4] | 彭国强, 李秀艳, 李敏, 苏志博, 胡发露, 周国伟. 高效金属-有机框架的工程设计用于光催化CO2还原[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100164 - . |
| [5] | 张宇航, 李意, 曹玥晗, 帅英杰, 周宇, 周莹. Ir调控中间体生成类型抑制光催化甲烷转化中产物过氧化[J]. 物理化学学报, 2026, 42(2): 100173 - . |
| [6] | 陈芸, 邓代洁, 徐丽, 朱兴旺, 李赫楠, 孙成明. 共价键调控电荷转移以实现自供能电化学传感平台对重金属离子的灵敏分析[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100144 - . |
| [7] | 赵呈孝, 李昭霖, 吴东方, 杨小飞. SBA-15模板化共价三嗪框架增强光催化产氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100149 - . |
| [8] | 葛成艳, 胡佳伟, 刘星雨, 宋玉玺, 刘超, 邹志刚. 自集成黑色NiO团簇与ZnIn2S4微球实现S型电子转移机制下光热辅助制氢[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100154 - . |
| [9] | 陈轼逸, 付家龙, 裘建平, 常国菊, 郝仕油. 废弃医用口罩衍生的碳量子点增强BiOBr/g-C3N4 S型异质结光催化降解聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100135 - . |
| [10] | 黄火帅, 韦之栋, 严嘉玮, 池家晟, 苏千翔, 陈铭夏, 江治, 孙洋洲, 上官文峰. 揭示ZnxCd1−xS固溶体光催化析氢中的直接-间接带隙跃迁机制[J]. 物理化学学报, 2026, 42(1): 100141 - . |
| [11] | 韦梦兰, 欧晓霞, 王艺濛, 张梦圆, 滕飞, 王凯旋. S型异质结g-C3N4/Bi2WO6高效降解左氧氟沙星:性能、机理及降解路径[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100105 - . |
| [12] | 李静萍, 严素定, 吴佳曦, 程强, 王楷. LiFePO4改善无机/有机S型光催化剂的过氧化氢光合作用[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100104 - . |
| [13] | 吴琦, 王长华, 李莹莹, 张昕彤. 增强g-C3N4@BN范德华异质结界面上的三重态电子转移增强光催化合成H2O2[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100107 - . |
| [14] | 张凤英, 梅杨林, 蒋毓蔓, 郑申申, 郑凯波, 周莹. 瞬态吸收光谱在太阳能转化利用中的研究进展[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100118 - . |
| [15] | 王文龙, 郝文韬, 何浪, 乔佳, 李宁, 陈朝秋, 覃勇. 碳量子点/TiO2 S型异质结的能带和吸附工程促进光催化CO2甲烷化[J]. 物理化学学报, 2025, 41(9): 100116 - . |
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