背景介绍
半导体光催化剂可以将太阳能直接转化为化学能,在有机转化领域具有很好的潜力,然而它们的应用受到光利用效率低和光生载流子易复合的限制。制备能带结构匹配的半导体异质结,例如p-n异质结和Ⅱ型异质结,可以在异质结界面形成内建电场或电荷转移路径,有效改善材料内部光生电子和空穴的分离。然后构建半导体异质结的方法仍然受限于其较差的导电性,使光生载流子不能快速迁移到表面,从而导致光生电子和空穴二次复合,这是限制半导体光催化性能进一步提高的一个重要问题。因此,如何进一步提高半导体异质结对光生载流子的分离效率是开发高效的半导体光催化剂的一个关键问题。
成果简介
本工作中,成功设计了一种氮掺杂碳层包覆的CuO/NiOp-n异质结构(CNNCH),该结构具有多孔中空的立方八面体形貌。碳材料具有高的电子传导率,当修饰在半导体异质结上时,可以为已分离的光生电子提供传输途径,进一步改善光生载流子的分离问题。除此之外,该结构具有的中空结构能够使光发生多次反射和散射,提高光利用效率;通过提高光催化剂的比表面积,CNNCH具有更多的催化活性位点。基于以上优点,该空心立方八面体纳米结构对交叉脱氢偶联(CDC)反应表现出了优异的光催化性能。
图文导读
图1.目标产物的合成路线示意图
图2.目标产物的形貌表征
图3.产物的光催化性质表征
图4.NiO/CuOp-n结的形成及其电荷转移机理阐释
图5.产物的光生载流子分离效率表征
作者简介
展雯雯,江苏师范大学化学与材料科学学院副教授。主要从事基于金属有机框架结构制备功能纳米材料方面的研究。目前以通讯作者或第一作者在《J.Am.Chem.Soc.》、《ACSCatal.》、《Small》、《NanoResearch》等业界公认的国际重要科技期刊发表学术论文20余篇,所发表论文先后被国内外学者引用余次。
韩锡光,江苏师范大学化学与材料科学学院副院长,江苏省杰出青年基金获得者。入选江苏省“青蓝工程”青年骨干教师,江苏省“青蓝工程”中青年学术带头人。主要从事新能源材料制备和应用方面的研究,聚焦于具有光电活性的微纳米材料表界面结构控制研究领域,开发具有高效光催化和电催化活性的催化材料。以通讯作者或第一作者在《Nat.Commun.》、《J.Am.Chem.Soc.》、《Angew.Chem.Int.Ed.》、《Adv.EnergyMater》、《ACSCatal.》、《NanoResearch》等业界公认的国际重要科技期刊发表学术论文70余篇,所发表论文先后被国内外学者引用余次,其中J.Am.Chem.Soc单篇引用超过次。
文章信息
HaoGao,LimingSun,MenggeLi,WenwenZhan*,XiaojunWangXiguangHan*.FabricatingahollowcuboctahedralstructureforN-dopedcarboncoatedp-nheterojunctionstowardshigh-performancephotocatalyticorganictransformation.NanoResearch