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李鎮江教授團隊在Nature子刊等國際知名期刊發表高水平研究論文
作者:李鎮江  審核:謝廣文 來源:材料學院 圖書館  編輯:劉奕辰 點擊:[] 日期:2021年09月06日

日前,學校李鎮江教授團隊以青島科技大學為唯一通訊單位在國際知名期刊《Nature Communications》(《自然·通訊》)上發表題為“Interfacial chemical bond and internal electric field modulated Z-scheme Sv-ZnIn2S4/MoSe2photocatalyst for efficient hydrogen evolution(界面化學鍵和內建電場共調製的Z型Sv-ZnIn2S4/MoSe2光催化劑用於高效分解水制氫)”的研究論文,得到了國際同行評審專家的一致贊同與高度評價。

Z型異質結光催化劑能夠在實現光生載流子有效分離的同時,保留具有高還原能力的光生電子,因此往往能實現高效的光解水制氫性能。然而,目前對Z型電荷轉移路徑的精準調控仍然是一個很大的挑戰。基於此,李鎮江教授團隊通過缺陷誘導的異質結構建策略,在富缺陷硫銦鋅(Sv-ZnIn2S4)與二硒化鉬(MoSe2)之間構建了以Mo-S鍵連接的異質結界面,得到一種由界面化學鍵和內建電場共同調製的Z型異質結光催化劑。該光催化劑表現出優異的光催化分解水制氫性能,併為通過原子級界面接觸和內建電場共同促進Z型電荷轉移以顯著地提高光催化劑的分解水制氫性能提供有益啓示。

圖1ZnIn2S4及Sv-ZnIn2S4/MoSe2異質結光催化劑的合成示意圖

此外,石墨相氮化碳(g-C3N4)由於具有優異的化學穩定性和獨特的電子結構,被廣泛應用於太陽能光催化轉化。但其仍然面臨着許多不足,如比表面積小、可見光吸收性能有限、電荷傳導能力較弱以及光生載流子複合嚴重等問題,這些缺點嚴重製約了g-C3N4的光催化活性。鑑於此,李鎮江教授團隊通過一種簡單、快速、無溶劑、可大規模製備的高能球磨法,將g-C3N4與黑磷(BP)、二硫化鉬(MoS2)進行復合,構建出g-C3N4/BP/MoS2複合光催化劑,光催化劑在不加入貴金屬助催化劑的條件下表現出優異的光催化分解水制氫及六價鉻還原性能。該研究以“Molybdenum sulfide-modified metal-free graphitic carbon nitride/black phosphorus photocatalyst synthesized via high-energy ball-milling for efficient hydrogen evolution and hexavalent chromium reduction(高能球磨法合成二硫化鉬改性的石墨相氮化碳/黑磷非金屬光催化劑用於高效分解水制氫和六價鉻還原)”為題,以青島科技大學為唯一通訊單位發表在國際知名期刊《Journal of Hazardous Materials》(《危害性材料學報》)(IF=10.588)上。

圖2g-C3N4/BP/MoS2複合光催化劑的製備工藝流程示意圖

以上工作得到了國家自然科學基金、泰山學者計劃、山東省自然科學基金重大基礎項目及山東省重點研發計劃等項目的資助。材料學院2020級博士生王學花和化學院孟阿蘭分別為上述兩篇論文的第一作者,李鎮江為通訊作者。

論文鏈接://doi.org/10.1038/s41467-021-24511-z

論文鏈接://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125400

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