浙江師大本科生在光催化還原CO2取得重要進展

2020-12-05 小材科研

近期，浙江師範大學「固態能源材料」大學生創新工作室、化學與生命科學學院李正全教授、王靳博士課題組16級科學教育專業本科生包伊鵬同學，以第一作者在中科院一區TOP期刊Nanoscale （影響因子6.97） 上發表題為Immobilization of catalytic sites on quantum dots by ligand bridging for photocatalytic CO2 reduction的研究論文，該論文指導老師為王靳博士、李正全教授。

利用太陽能將二氧化碳(CO2)為轉化高附加值的化石燃料，有望解決當前全球能源危機和氣候變化問題。為了實現這一目標，亟待設計和開發具有可見光響應的高效催化劑。CdTe量子點是吸收可見光的理想選擇，但由於缺乏有效的催化位點，很難直接進行CO2還原。

本研究報導了一種配體橋連策略，在CdTe量子點表面構築可調的催化位點用於光催化還原CO2。其中L-半胱氨酸作為橋連配體被嫁接到CdTe量子點上，所裸露的巰基配體能夠將鐵離子(Fe2+)高效錨定在CdTe量子點表面。這種配體橋連策略可以固定Fe2+作為催化位點，通過直接添加不同類型或數量的金屬離子，可以方便地調節這些催化中心。此外，橋連配體還可以為CdTe量子點與催化位點之間提供高效的電子傳輸通道，減少光生電子在量子點中的複合。基於配體橋連策略的CdTe-b-Fe量子點系統表現出優異的催化性能：CH4和CO的產率為126μmol g1 h1，對二氧化碳還原產物的選擇性接近98%。

本工作為量子點表面固定催化位點提供了一種簡便的策略，為設計高效的可見光催化劑高效還原CO2提供了一個平臺。

此項研究工作的完成得益於浙師大本科教學部積極推行的「大學生創新工作室」項目和生化學院推行的大學生導師制計劃。在上述項目和計劃的支持下，王靳博士、李正全教授負責的「固態能源材料創新」工作室的包伊鵬、劉嘉樂等本科生陸續在Nanoscale等期刊上發表多篇論文，學生的創新能力和科研熱情得到極大提升。

來源：浙江師範大學

論文連結：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/nr/c9nr09321d#!divAbstract

相關焦點

  • 致力提高光催化產氫效率 華中師大研究團隊取得重要進展
    半導體光催化產氫的低效率，一直制約著其實際應用。19日，記者從華中師範大學獲悉，該校長江學者特聘教授張禮知團隊針對這一狀況開展攻關，取得了重要研究進展，相關成果近日發表於國際學術期刊《自然·通訊》。論文第一作者為化學學院張禮知教授和物理學院餘穎教授共同指導的博士生李傑，第二作者為化學物理交叉班2012級本科生佔光明。
  • 浙師大在高效光催化還原二氧化碳催化劑設計與製備取得突破性進展
    近日，浙師大 「雙龍學者特聘教授」、 省「傑出青年基金」獲得者李正全教授課題組在新型高效光催化還原二氧化碳催化劑的設計與製備的研究上取得突破性進展，相關成果在材料化學頂級期刊Chemistry of Materials上發表。
  • 華中師範大學在電催化還原CO2研究領域取得重要進展
    電催化二氧化碳還原反應（CO2RR）可以通過可再生能源電能將溫室氣體二氧化碳轉化為有價值的化學物質和燃料，對可再生能源的存儲和緩解氣候變化都至關重要，從而吸引了國際研究領域的廣泛關注，其中的關鍵是高效催化材料製備以及相關催化機理。
  • 近期國內高校在CO2還原方面取得系列重要進展
    CO2還原是當今研究熱門的課題之一，國內眾多團隊都在參與，近期又有什麼新的進展呢？一起來看看！1、上海高研院二氧化碳加氫催化劑設計開發研究獲進展近日，中國科學院低碳轉化科學與工程重點實驗室暨上海高研院-上海科技大學低碳能源聯合實驗室研究員孫予罕、高鵬和李聖剛帶領的團隊，在二氧化碳催化加氫催化劑研究中取得進展，實現了更高性能氧化銦催化劑的理性設計與合成，相關研究成果以Rationally
  • 「JACS」福建物構所MOFs光催化CO2還原全反應取得進展
    光催化CO2全還原反應，即模擬自然光合作用吸收取之不盡的太陽能將CO2和H2O轉化為高附加值產物（如碳氫化合物，CO等），具有重大研究意義與應用前景。晶態多孔的金屬有機框架材料（MOFs）具有可調變的組分及結構，理論上能夠實現原子級的結構設計與調控，成為近年來備受關注的新興光催化材料/平臺。
  • 北理工在金屬銻單原子催化劑構築及電催化CO2還原取得重要進展
    近日，北京理工大學張加濤教授與陳文星副研究員在單原子催化劑的合成及性能研究方面，與清華大學李亞棟院士、王定勝副教授團隊合作，在主族金屬單原子銻（Sb）催化劑構築及高效電催化CO2RR應用的研究中取得重要進展，相關成果以「Discovery of Main Group Single Sb-N4 Active Sites
  • 浙江師大胡勇團隊在超級電容器領域取得系列重要階段進展
    近日，浙師大省萬人計劃科技創新領軍人才、省突出貢獻中青年專家胡勇教授團隊在超級電容器領域取得了重要階段進展，分別在國際權威期刊Journal of Materials Chemistry A、Journal of Energy Chemistry
  • 大連理工大學在高效光/電催化應用研究取得重要進展
    為探索新能源的可持續發展，基於光催化與電催化研究引起了學術界的廣泛關注。大連理工大學精細化工國家重點實驗室孫立成院士團隊的侯軍剛教授在該領域取得重要進展。在太陽能光催化分解水領域，如何提高光生載流子的定向移動，避免載流子複合，成為光催化體系中的關鍵科學問題。
  • TiO2光催化CO2製備燃料進展
    通過使用半導體光催化劑將CO2在光條件下還原成有價值的太陽能燃料，如CH4，HCO2H，CH2O，和CH3OH等，可以減少溫室效應以及能源問題。在過去幾十年，提出各種的光催化劑中， TiO2由於廉價和環境友好，被廣泛研究用於光催化CO2還原。特別是TiO2的表面改性，其可以提高光吸收能力，促進電子空穴分離，調節CO2還原選擇性和增加TiO2對光催化CO2還原能力。
  • 中國石油大學吳明鉑團隊在電催化還原CO2領域取得新進展
    近日，中國石油大學（華東）吳明鉑教授領銜的新型碳材料團隊在高活性金屬氮碳材料電催化還原二氧化碳研究方面取得新進展。相關研究論文《高分散鐵氮氧五配位單原子催化劑高效電催化還原二氧化碳》（Hierarchically micro- and meso-porous Fe-N4O-doped carbon as robust electrocatalyst for CO2 reduction）在國際材料領域權威期刊Applied Catalysis
  • 華東師大化學與分子工程學院在電催化制氫領域取得重要進展
    中新網上海新聞12月5日電 近日，華東師大化學與分子工程學院上海市綠色化學與化工過程綠色化重點實驗室特聘教授施劍林院士與青年教師陳立松博士在有機物輔助電催化析氫領域取得重要進展
  • TiO2在光催化CO2還原中的應用知多少?
    【提高光催CO2還原性能的方法】在前期的介紹中，我們了解到光催化反應主要使用摻雜、金屬沉積、鹼性修飾、形成異質結以及碳基材料的負載五種方法提高TiO2材料的性能。此外，金屬摻雜所造成的光腐蝕也會影響材料的長期穩定性能。而I、N、S和C元素的摻雜較好地緩解了這一問題。2、金屬沉積眾所周知，TiO2在紫外光照射時進行的光催化反應中由於電子-空穴的快速複合使得CO2還原的反應效率很低。
  • 資助成果 | 我國學者在團簇基能源光催化領域取得重要進展
    MOC-16@CZIF光催化產氫反應中質子轉移和電子傳遞過程示意圖；B. 基於Pd催化中心的積累TON和TOF值（可見光照射，l> 420 nm；光強：100 mW/cm2） 在國家自然科學基金項目（批准號：21875293, 21821003, 21890380, 21720102007）資助下，中山大學石建英等在團簇基能源光催化領域取得重要進展。
  • 上海矽酸鹽所氫化藍色二氧化鈦光催化還原二氧化碳研究獲進展
    上海矽酸鹽所氫化藍色二氧化鈦光催化還原二氧化碳研究獲進展 2017-12-26 上海矽酸鹽研究所 語音播報 　　近日，中國科學院上海矽酸鹽研究所高性能陶瓷和超微結構國家重點實驗室光電轉換材料與器件研究課題組，在光催化選擇性還原二氧化碳製備高附加值甲烷研究方面取得重要進展
  • 東華大學楊建平、羅維團隊在CO2電催化還原領域取得突破
    近日，東華大學材料學院楊建平研究員和羅維研究員團隊在CO2電催化還原領域取得重要進展，相關成果以《非均相單原子催化劑設計用於CO2電催化還原》 (HeterogeneousSingle‐Atom Catalysts for Electrochemical CO2 Reduction Reaction)為題，發表於國際知名期刊《
  • 我校在可見光不對稱催化領域研究取得新進展
    光學純α-羥基酮作為一類重要的手性骨架廣泛存在於眾多具有生理活性的天然及非天然產物中，並可作為合成子用於複雜手性化合物的製備。然而，不對稱催化還原1,2-二酮作為其最為直接簡便的製備方法，其高立體選擇性是迄今尚未得到解決的科學難題。可見光催化還原1,2-二酮於1990年即被報導。
  • 中國石油大學（華東）吳明鉑團隊在電催化還原CO2取得新進展
    近日，中國石油大學（華東）吳明鉑教授領銜的新型碳材料團隊在高活性金屬氮碳材料電催化還原二氧化碳研究方面取得新進展。相關研究論文《高分散鐵氮氧五配位單原子催化劑高效電催化還原二氧化碳》（Hierarchically micro- and meso-porous Fe-N4O-doped carbon as robust electrocatalyst for CO2 reduction）在國際材料領域權威期刊Applied Catalysis B: Environmental
  • Nature Energy封面:高效人工光合作用光催化CO2還原制甲醇
    化石燃料的日益衰竭, 全球氣候變暖使得低碳經濟變得日益迫切, 人工光和作用CO2還原的方法在提供了清潔可再生能源的同時，也可對工業化生產和汽車尾氣中過剩的CO2進行減排。光催化較電催化，免去了二次能量轉化損失的問題, 是一步直接將太陽能轉化為清潔燃料的更優方案，在工業上擁有更加廣闊的應用前景。
  • 中科院高能所在光催化固氮研究中取得進展
    近日，中國科學院高能物理研究所多學科中心核能化學課題組在金屬有機框架材料光催化固氮研究領域取得進展，研究員石偉群團隊報導了兩例基於紫精配體的自由基MOFs材料Gd-IHEP-7和Gd-IHEP-8。 此MOFs材料均表現出優異的光催化固氮活性，氨生成速率分別為128和220 μmol h-1 g-1，其中Gd-IHEP-8固氮效率與文獻同類材料相比提高17倍。
  • 我國科學家金屬有機框架材料光催化CO2還原全反應
    光催化CO2全還原反應，即模擬自然光合作用吸收太陽能將CO2和H2O轉化為高附加值產物（如碳氫化合物、CO等），具有研究意義與應用前景。晶態多孔的金屬有機框架材料（MOFs）具有可調變的組分及結構，理論上能夠實現原子級的結構設計與調控，近年來成為新興的光催化材料/平臺。