零维赤铁矿量子点掺杂二维石墨化氮化碳纳米片作为芬顿反应催化剂

2019-10-16 投稿人 : www.neuun.cn 围观 : 1396 次

石墨烯联盟2013.97.27我要分享

由有机污染物引起的水污染对环境和人类健康构成了严重威胁。在各种有机污染物中,酚类化合物即使在低浓度下也具有高毒性,并且对生活环境造成很大的负面影响。近年来,芬顿氧化在有机污染物的降解中起着重要作用。但是,均质的Fenton具有H2O2利用率低和pH要求严格的缺点。相反,非均相催化受到了广泛的关注。铁基材料因其高富集,低成本和低毒性而被广泛用于Fenton催化剂。但是,多相铁基Fenton催化剂的活性较低,铁的损失在高酸性环境中也很严重。为了解决这些问题,研究人员对Fe2 +催化的芬顿反应进行了许多改进。将半导体材料(例如TiO2,BiVO4)引入Fenton系统,以提高降解效率并促进Fe(III)/Fe(II)的转化。大量研究表明,该策略可以在一定程度上改善Fenton反应的性能。但是,由于半导体的电荷分离差并且传输慢,因此改善效果不令人满意。另一方面,表面活性位点是影响降解过程性能的另一个重要因素。 Fe 2 O 3由于其高活性而引起了广泛的关注,而常规的Fe 2 O 3 NP具有差的分散性和形成较大尺寸的趋势,这不可避免地减少了表面活性位。因此,如何通过控制Fe2O3 NPs的形态来开发出具有足够活性位点以满足实际需求的优良催化剂仍然是一个很大的挑战。

0D量子点或簇由于其较大的表面积,短距离的原子序和更多的缺陷而可以为催化反应提供更多的活性位。但是,自聚合极大地限制了其实际应用。近年来,0D/2D纳米复合材料的制备提供了解决这一问题的新途径。由于石墨烯具有大的表面积和高的导电性,因此它可以用作二维载体。然而,石墨烯通常不具有光活性,这倾向于提供光屏蔽作用,这导致大多数量子点/石墨烯杂化物作为光催化剂的催化性能差。 g-C3N4是有前途的可见光响应材料,已被广泛用于光催化领域。由于其独特的上转换特性和大量的氮配位,g-C3N4是固定QD的理想载体。

西北师范大学/天津大学卢小泉教授用一种简单的方法制备了一种新型的0D Fe2O3QDs/2D g-C3N4 NSs杂化材料。在g-C3N4纳米片上修饰了均匀分布的Fe2O3 QD(≈2nm),使其具有更多的活性位点和较小的体积,从而促进了快速的质量转移。 Fe2O3QDs/g-C3N4-900建立了高效的电荷传输路径,加速了电子/空穴对的分离和转移,并大大提高了H2O2在可见光照射下对PNP降解的催化活性。同时,激发的电子有效地参与了Fe2O3量子点表面附近的Fe(III)还原为Fe(II)的过程,从而促进了Fenton反应的催化过程。 Fe2O3QDs/g-C3N4杂化体系在光电领域具有广阔的应用前景,为多相催化技术的发展提供了新的视角,不仅限于光-Fenton催化,而且适用于多种光电领域。相关论文在Small(DOI: 10.1002/smll.)上在线发布。

在最近的研究中,该小组还提出了一种“一鸟一鸟”的策略,以在纯水条件下实现CdS复合材料的高光催化活性和稳定性。相关结果在线发表在《高级功能材料》上。上(Adv.Funct.Mater.2019,)。基于上述电荷分离机制,研究小组提出了一种新的策略,即利用界面电荷的调节来促进载流子的有效分离。卟啉作为界面电荷转移调节剂,例如“排球二传手”,显示出高的空穴传输动力学不仅用作传统的光敏剂,而且结果表明,引入“二手”可以有效抑制表面载流子的重组和确保较长的载流子寿命。

相关结果在线发布在Angewandte Chemie International Edition(DOI: 10.1002/anie.)上。

来源:MaterialsViews

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由有机污染物引起的水污染对环境和人类健康构成了严重威胁。在各种有机污染物中,酚类化合物即使在低浓度下也具有高毒性,并且对生活环境造成很大的负面影响。近年来,芬顿氧化在有机污染物的降解中起着重要作用。但是,均质的Fenton具有H2O2利用率低和pH要求严格的缺点。相反,非均相催化受到了广泛的关注。铁基材料因其高富集,低成本和低毒性而被广泛用于Fenton催化剂。但是,多相铁基Fenton催化剂的活性较低,铁的损失在高酸性环境中也很严重。为了解决这些问题,研究人员对Fe2 +催化的芬顿反应进行了许多改进。将半导体材料(例如TiO2,BiVO4)引入Fenton系统,以提高降解效率并促进Fe(III)/Fe(II)的转化。大量研究表明,该策略可以在一定程度上改善Fenton反应的性能。但是,由于半导体的电荷分离差并且传输慢,因此改善效果不令人满意。另一方面,表面活性位点是影响降解过程性能的另一个重要因素。 Fe 2 O 3由于其高活性而引起了广泛的关注,而常规的Fe 2 O 3 NP具有差的分散性和形成较大尺寸的趋势,这不可避免地减少了表面活性位。因此,如何通过控制Fe2O3 NPs的形态来开发出具有足够活性位点以满足实际需求的优良催化剂仍然是一个很大的挑战。

0D量子点或簇由于其较大的表面积,短距离的原子序和更多的缺陷而可以为催化反应提供更多的活性位。但是,自聚合极大地限制了其实际应用。近年来,0D/2D纳米复合材料的制备提供了解决这一问题的新途径。由于石墨烯具有大的表面积和高的导电性,因此它可以用作二维载体。然而,石墨烯通常不具有光活性,这倾向于提供光屏蔽作用,这导致大多数量子点/石墨烯杂化物作为光催化剂的催化性能差。 g-C3N4是有前途的可见光响应材料,已被广泛用于光催化领域。由于其独特的上转换特性和大量的氮配位,g-C3N4是固定QD的理想载体。

西北师范大学/天津大学卢小泉教授用一种简单的方法制备了一种新型的0D Fe2O3QDs/2D g-C3N4 NSs杂化材料。在g-C3N4纳米片上修饰了均匀分布的Fe2O3 QD(≈2nm),使其具有更多的活性位点和较小的体积,从而促进了快速的质量转移。 Fe2O3QDs/g-C3N4-900建立了高效的电荷传输路径,加速了电子/空穴对的分离和转移,并大大提高了H2O2在可见光照射下对PNP降解的催化活性。同时,激发的电子有效地参与了Fe2O3量子点表面附近的Fe(III)还原为Fe(II)的过程,从而促进了Fenton反应的催化过程。 Fe2O3QDs/g-C3N4杂化体系在光电领域具有广阔的应用前景,为多相催化技术的发展提供了新的视角,不仅限于光-Fenton催化,而且适用于多种光电领域。相关论文在Small(DOI: 10.1002/smll.)上在线发布。

在最近的研究中,该小组还提出了一种“一鸟一鸟”的策略,以在纯水条件下实现CdS复合材料的高光催化活性和稳定性。相关结果在线发表在《高级功能材料》上。上(Adv.Funct.Mater.2019,)。基于上述电荷分离机制,研究小组提出了一种新的策略,即利用界面电荷的调节来促进载流子的有效分离。卟啉作为界面电荷转移调节剂,例如“排球二传手”,显示出高的空穴传输动力学不仅被用作传统的光敏剂。结果表明,“二手”的引入可以有效地抑制表面载流子的重组和确保较长的载流子寿命。

相关结果在线发布在Angewandte Chemie International Edition(DOI: 10.1002/anie.)上。

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