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北京航空航天大学与日本大阪大学合作在La2Ti2O7复合光催化材料研究方面获得进展
中国光催化网 2017/12/27 11:23:19

拓宽吸收光谱、提高光生电子和空穴的分离率是获得高效光催化材料的关键。北京航空航天大学张俊英教授课题组与日本大阪大学的Majima教授课题组合作基于层状钙钛矿La2Ti2O7LTO)进行了一系列研究工作,取得了显著进展。

首先,针对La2Ti2O7带隙太宽而只有紫外光催化活性的缺点,将厚度为2nmg-C3N4纳米片与厚度为7nm的掺杂NLTO纳米片以2D方式结合,两者的界面面积可以达到总面积的83%,实现了光生电子和空穴大面积的充分分离和有效利用,因此获得了可见光照射下的高效光催化净化和解水产氢性能(Appl.Catal. B 202 (2017)191–198ESI高被引论文]

然后,针对该复合材料仍然不能利用太阳光中的大部分可见光和近红外光的问题,将LTO纳米片、黑磷纳米片和纳米金颗粒(可见、近红外响应)复合,实现了紫外-可见-近红外宽光谱区的高效光催化产氢(Angew.Chem. Int. Ed. 129 (2017) 2064 –2068, ESI高被引论文)。

然而,LTO易于长成主要暴露(010)晶面的纳米片。课题组利用熔盐法制备了同时暴露(010)(012)晶面的纳米台阶,(010)(012)连续表面结的形成实现了光生电子和空穴的有效分离和分别在两种晶面上的富集,电子在活性较高的(012)晶面上参与还原反应,从而能高效光催化分解水产氢。因而,该纳米台阶比纳米片和纳米颗粒的性能显著提高(J.Mater. Chem A, 5(2017) 10442 - 10449)。

之后,将Au纳米棒与LTO纳米台阶复合,Au纳米棒在可见与近红外光照射下产生的热电子被注入La2Ti2O7,而(010)(012)表面结延长了电子的寿命。因此,该复合材料在可见和近红外光照射下具有较好的光催化分解水产氢活性,其性能显著优于Au纳米棒与LTO纳米片、Au纳米棒与P-25TiO2的复合材料(ACS Catal. 8(2018)122−131)。

 

 

 

 
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