当前,由于化石燃料的大规模燃烧和二氧化碳的过量排放,能源危机和全球变暖已成为最关注的两个环境问题。利用太阳光将二氧化碳转化为燃料的主要目的是同步克服全球变暖和能源供应问题。迄今为止,设计具有光捕获能力,强氧化还原电势和高电荷分离度的特征的高效光催化剂至关重要。
近日,厦门大学马来西亚分校Wee-Jun Ong(王伟俊)教授(点击查看介绍)科研团队近年来一直做深入的二维纳米材料用于光化学研究,对此领域有着深刻的认识,并且取得突破性进展。近期受邀撰写了题为“Z‐Scheme Photocatalytic Systems for Carbon Dioxide Reduction: Where Are We Now?”的综述,发表于Angew. Chem. Int. Ed.。文章第一作者为本科生张文豪。
该综述论文总结了Z构型体系的基本原理;接着综述了最前沿Z型光催化系统在CO2还原上的应用,评述了该领域近期的代表性成果。同时,讨论了表面状态、形态学和CO2吸附等影响光催化剂活性的重要因素,也概述了Z型电荷传导机制的验证方法。此外,掺杂、负载助催化剂和晶面工程等改良光催化剂性能的策略也得以总结。最终,阐明了Z型光催化系统在CO2还原方向未来发展的结论、挑战和展望,将其作为可再生能源为动力的未来化工的范式转移。
图1. Z型光催化剂对还原CO2的因素与光催化性能之间的关系。主要分析修饰策略和电荷转移机理的确定方法。
图2. 开发用于还原CO2的Z型光催化系统的时间表。
图3. Z型光催化还原CO2的功能,影响其光活性的关键因素以及改善光催化性能的修饰的摘要。
表1. 还原CO2的间接Z型光催化体系的代表性摘要。
表2. 用于还原CO2的直接Z型光催化系统的代表性摘要。
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Z‐Scheme Photocatalytic Systems for Carbon Dioxide Reduction: Where Are We Now?
Wenhao Zhang, Abdul Rahman Mohamed, Wee-Jun Ong*
Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.201914925
导师介绍
Wee-Jun Ong(王伟俊)教授目前在厦门大学马来西亚分校能源与化学工程学院任职。2016年毕业于Monash 大学, 获得化学工程系博士学位。2019年在美国劳伦斯•伯克利国家实验室(LBNL)为访问教授。
主要研究方向包括光化学、电化学和光电化学的表面科学和催化基础研究在分解水、CO2还原和固氮的工作。相关研究结果发表在Chemical Reviews、Angewandte Chemie、Nano Energy、Chem、ACS Nano、Materials Horizons、Journal of Materials Chemistry A、Nano Research等国际期刊上。论文被SCI引用 6800余次, 单篇最高SCI引用 2100余次, h-index为37, 20余篇论文入选ESI高被引用和热点论文。2019年荣获科睿唯安“全球高被引科学家”在Cross-Field领域。2018年获Journal of Materials Chemistry A 的Emerging Investigator; 2018年荣获德国联邦教育与研究部(BMBF)颁发的 Green Talent Award。
本课题组招聘优秀的研究生或交换生,欢迎投递简历至weejun.ong@xmu.edu.my。要求:材料、化学、化工等理工科方向,从事二维材料的光化学、电化学和光电化学性质的研究。
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