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发布者苗绒昏势盟炯:新闻中心发布时间涟侮贺那及:2019-04-15浏览次数翁孔芒:10



资源化学教育部重点实验室李和兴套龚氖、张蝶青团队通过“微波超热点”实现类叶绿体仿生光催化剂助攻光生载流子高效分离乖菜小,此项成果近日以独立单位在线发表于国际期刊Nature Communications贺戎双,论文题为“A chloroplast structured photocatalyst enabled by microwave synthesis”匠寥瓢川。  


团队受光合作用启发涟腿暮济,如图所示长捍犊毋靶,叶绿体基粒吸收太阳能产生电子柒狸簇单北趟,基质片层作为传输通道转移电子绅斧臼嫌,二者形成的非连续串联结构实现了二氧化碳到有机物的转化谐遂关滔。利用微波超热点技术表邻喀阶,团队成员发展了一种普适性制备一类具有非连续串联结构的碳纳米管/半导体纳米复合材料郎唬滥茹。碳纳米管作为微波吸收天线在其表面产生超热点驰杀许嘎,诱发不同有机/无机前驱体在其表面原位成核翰圣谩泄、生长逛唤遣授。以氧化钛/碳纳米管为例狠苦羡毖,氧化钛作为吸收太阳能的中心挤瓶凳垄串,碳管作为电子转移中心休绅冈创,文章研究了其类叶绿体仿生结构的形貌及其生长过程嘿茶怀、碳管表面限域超热点的形成及吸波放热性能绍甫佬创、金属离子在碳管表面的定位吸附机制尼变豌、碳管表面含氧官能团对吸微波生热作用的影响糖嚎耐挥卸,讨论了微波天线作用诱导超热点对复合材料的形成机理捐仆仿狠壕,此复合材料在光催化污染物氧化去除反应中显示了高活性广拟、高选择性及稳定性其劲鞘道。  

与2015年提出的微波在纳米金属上产生超热表面作用不同的是炼坪卉捣怒,该研究首次提出微波在碳纳米管上的限域超热点作用稻强舱币雷。大多数天然材料顿鲍镁踌,由于其独特的微观结构和不同组分的协同效应蜜耗列,显示出惊人的性能工盖。例如勒妒肉动膛,叶绿体具有复杂的微结构筐售朔,其中不同组分相互协同从葡慕寂巾膏,使其成为光合作用的关键皆新嘎柬。从叶绿体结构中获得灵感颧赁叮恢旅,采用碳纳米管作为气固界面的微波吸收天线蓬谋,合成了类叶绿体结构的碳纳米管非连续串联二氧化钛复合材料什挖罚。由于串联结构中存在Ti-O-C等键合作用钱亮绿耐,TiO2上激发出的电子会高效转移到CNT上堪寐拭氦,并通过CNT 三维导电网络继续传递刨驹岔仿,实现氧化和还原反应的分离挂敝湿缕,并显示出高效去除一氧化氮污染物的活性煤囤灭、选择性和稳定性泄吉垛舰去。通过对不同结构样品的对比线常,团队发现甜辣迹恋菲,类叶绿体的非连续串联结构催化材料优异催化性能的关键竭裸睫辑、在于构筑了双电子通道驰洼,即TiO2与CNT间的肖特基接触促进定向的电子传输以及CNT导电网络间的欧姆接触实现平衡电荷转移黑虐该胸瓤篇。

微波天线合成策略有望制备具有新颖仿生结构的高效催化剂定派册莲讼吼,论文中此类高效光催化剂可应用于电厂尾气控制谁册隙嘎拍,环境污染气体控制等方面疥冠遣考琼快。由于其前驱物可调脓饲描狗,强吸微波材料与二元/三元复合材料的合成也将有利于能源吵臀铜、医学等先进材料的北京pk10计划“她这样叫管俺球事1过世两年后博子开发堵触桅噶,对于仿生学瘦翘笛茂颁、光化学以及催化剂设计具有重大意义反驹宪尺。

论文第一作者为肖舒宁(图1后排 左2)肪锰,通讯作者为张蝶青教授(图1前排 右2)扁时凸、李和兴教授(图2)琅痊轻骏诡。

图1

 

 

图2

  

(供稿募揩呐师、摄影坝店路:化学与材料科学学院)

  

论文原文网址灿极范:https://www.nature.com/articles/s41467-019-09509-y


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