近日，我校化学化工学院-省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室梁军副教授课题组在人工光合成领域取得系列研究新进展，连续在国际著名学术期刊《Journal ofCatalysis》和《Applied Catalysis B: Environmental》上发表研究论文。该课题组围绕“能源、环境、材料”交叉领域凝练实验室研究方向，秉承“开发新能源、清洁能源和再生能源”的理念，目前主要设立了化学储能技术、新型电池技术、清洁能源催化技术三个研究方向。

　　利用太阳能提供能量将二氧化碳和水转变为碳基燃料和氧气可以从根本上解决能源和环境问题。模拟自然光合作用的光催化是实现这一过程最可行途径。为高效地实现CO2高选择性地向单一燃料物质转化，寻找合适的催化剂是其核心问题。影响光催化剂性能的因素十分复杂，包括光催化剂的能带、物理结构参数和反应介质等，其中光响应范围和量子效应两大主要因素控制着其根本性能。课题组在探索和改进人工光驱动还原CO2上利用高温熔盐路线将赝立方相锗酸锌引入到立方反尖晶石结构钛酸锌形成置换型固溶体，结果发现：随固溶体内锗浓度增加，其带隙、载流子有效质量减小，导/价带离域性增强，即而有效改善了该催化剂的光吸收和载流子扩散，增强了其光催化转化CO2性能。相关结果以“Germanium substituted Zn2TiO4solid solution photocatalyst for conversion of CO2into fuels”为题发表在国际催化领域著名期刊《Journal ofCatalysis》（2019, 371, 144–152;实时I.F.=7.439）。该工作为设计和制备高性能固溶体光催化剂在CO2光还原领域的应用提供了重要的研究思路。该课题还利用水热离子交换-高温焙烧两步法，成功制得可调异质结构的钛酸锌基复合光催化剂，系统研究了光催化CO2转化的催化性能。结合催化剂组成、结构表征和理论计算发现，“结”的存在不仅能够有效增强光催化剂的光谱响应范围，同时也是提高电子-空穴对分离效率和改善光催化性能的一种有效途径。相关成果以“Rational design and preparation of nanoheterostructures based on zinc titanate for solar-driven photocatalytic conversion of CO2to valuable fuels”为题发表在催化与环境领域国际权威期刊《Applied CatalysiB: Environmental》（doi：10.1016/j.apcatb.2019.117800;实时I.F.=13. 578）。

　　上述研究工作得到了国家自然科学基金（Nos.21862015，21463019，21865022）、“化学工程与技术”一流学科和宁夏省自然科学基金等项目资助。化学化工学院（省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室）梁军副教授为通讯作者，2015级硕士生柴尧和2016级硕士生芦佳雪分别为论文第一作者。



 

责任编辑：王博