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太阳能驱动有机合成过程 有望替代传统热催化技

发布时间:2017-12-29

  预计太阳能有机合成将取代传统的热催化剂

  在今天的有机化学体系中,绝大多数的催化反应都是基于贵金属催化剂的使用,是由石油和煤的燃烧驱动的,催化剂材料成本高,能耗高等缺点。同时,氧分子激活体系中金属氧化物的性能还不理想,不能有效捕获太阳能并将其转移到氧分子上。熊玉杰,中国科学技术大学教授基于精确的制备化学采用晶体缺陷工程设计了一类具有缺陷态的氧化钨纳米结构,在宽光谱条件下表现出优良的好氧偶联催化性能,有望实现低能耗,低成本的有机化工技术,结果于7月11日在美国化学会杂志上发表,通常是金属氧化物l原子具有协调饱和的特性,不能被氧分子的化学吸附激活。氧空位缺陷的构建克服了这个缺点,促进了光生电子从氧化物催化剂到氧分子的有效转移。另一方面,缺陷态的出现极大地扩大了光催化剂的吸收范围,并使其在广泛的可见光和近红外区域捕获太阳能。实现了太阳能的有效捕获和能量转移的传递,解决了光催化有机合成中氧化物催化剂的瓶颈问题。熊玉杰表示,他的小组在催化剂设计方面取得了进展,并通过理论模拟,深入了解其作用机理,清楚地描述了氧空位缺陷状态在上述两方面的贡献。然而,国家同步辐射实验室的宋立教授和朱俊发教授分别利用X射线吸收精细结构光谱和光电子能谱分析了缺陷态光催化剂的精细配位结构和能带结构,证实了理论模拟结果。正是基于这样的认识,我们已经能够通过晶体缺陷工程来调节太阳能向化学能转化的性能,提供了利用太阳能代替热源来驱动有机合成的可能性,并且在太阳能发电中扮演着重要的角色。合理设计光催化材料。

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2017-12-29

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