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“先进材料与绿色催化”课题组在大气污染物高效光催化去除方面取得新进展
发布时间:2020-01-07

近日,我校理学院陈浩教授带领的“先进材料与绿色催化”课题组在环境光催化研究领域获得新进展,相关成果以“Insight into the effect of bromine on facet-dependent surface oxygen vacancies construction and stabilization of Bi2MoO6 for efficient photocatalytic NO removal”为题发表在国际期刊“Applied Catalysis B: Environmental”上。论文第一作者为我校理学院副教授汪圣尧、副教授丁星和硕士生杨楠,理学院汪圣尧副教授和陈浩教授为论文共同通讯作者。

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随着全球工业化进程的加快,大气中排放的氮氧化物(NOx,NO为主要形式)带来的环境污染问题日益严峻。光催化技术以其能有效氧化去除NO污染物、成本低廉且环境友好等特点而颇受关注。近来研究表明,在光催化材料中构筑表面氧空位,不仅可以拓宽材料吸收光谱,抑制光生载流复合率,还可以充当光催化反应活化分子的活性位点。特别是在光催化NO去除反应中,表面氧空位不仅可以提高材料催化氧化NO的效率,还可调节产生活性物种,实现NO的彻底氧化。然而,目前在温和条件下构筑在光催化过程中保持稳定的表面氧空位仍具挑战。

材料的界面特点通常在表面氧空位的构造和稳定中起重要作用,特别是在不同的暴露晶面引入外来离子导致的电子结构变化会促使材料晶格氧逸出形成氧空位。受此启发,理学院陈浩教授课题组选取经典的Bi2MoO6 ,通过简单的水热方法实现暴露晶面的调控,通过引入电负性较大的卤素Br-与材料表面的金属Bi成健,促使Bi2MoO6表面氧空位的形成能减小,进而在温和条件下构筑Bi2MoO6表面氧空位。利用Br-对Bi2MoO6不同暴露晶面上表面氧空位形成能的影响差异,理论模拟预测并结合实验表征手段,研究了引入Br-对Bi2MoO6不同暴露晶面上表面氧空位构筑和稳定的影响。

该研究首次提出了利用软化学方法实现对Bi2MoO6表面氧空位的可控构筑和稳定,研究了其增强的光催化分子氧活化效应对去除大气污染物NO的影响。该研究优化的Bi2MoO6 (BMO-001-Br) 不仅具备在流式反应体系中高达62.9%的光催化NO去除活性,也具备高达93.61%的NO完全氧化选择性,为进一步构建基于表面氧空位促进的高效稳定光催化NO去除体系提供了理论依据和参考数据。

该研究得到了国家自然科学基金、湖北省自然科学基金及校自主创新基金的资助。

论文连接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337319313311

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