咨询热线:010-63716865

  当前位置 : 首页 > 资讯动态 > 论文发表 > A位取代对A2V2O7(A = Co、Ni、Cu和Zn)可见光下还原CO2活性影响
点击返回新闻列表  
A位取代对A2V2O7(A = Co、Ni、Cu和Zn)可见光下还原CO2活性影响
发布时间:2022-07-28    浏览量:3051

1. 文章信息

标题:A2V2O7 (A = Co, Ni, Cu and Zn) for CO2 reduction under visible-light irradiation: effects of A site replacement

页码:10.1016/j.apcatb.2022.121722

2. 文章链接

专用链接 https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121722

3. 期刊信息

期刊名:Applied Catalysis B: Environmental

ISSN: 0926-3373

影响因子:24.319

分区信息:中科院1区;JCR分区(Q1)

涉及研究方向:化学

4. 作者信息:

第一作者:南京大学现代工程与应用科学学院博士研究生:杜孟洋,陈勇

通讯作者:南京大学现代工程与应用科学学院教授:李朝升

5. 产品型号:北京中教金源(CEL-PF300-T8, AULTT, China)(300 W氙灯,可见光范围)、CEL-PAEM-D8Plus光催化活性评价系统(专业全自动二氧化碳还原+全解水)



文章简介:


目前,地球大气中的CO2含量已经超过415 ppm,达到历史新高,带来了全球变暖、冰川融化、海平面上升等一系列气候变化和环境问题。因此,降低大气中CO2浓度势在必行。与减少大气中二氧化碳的其他途径相比,直接还原CO2转化为有用的化学品和燃料更有吸引力,能同时缓解能源短缺和环境问题。利用太阳光能量和半导体光催化剂,模拟植物的自然光合作用过程,将CO2还原为太阳能燃料,具有规模化应用的可能性。钒酸盐因为天然的窄带隙具有吸收可见光的优势,并且在光照下稳定,是一系列潜在的高效光催化剂。


基于此,我们以过渡金属钒酸盐为研究对象,探究其光催化活性,并对其进行优化,尝试寻找合适的单组份催化剂。主要研究内容如下:通过固相烧结法合成了一系列单斜晶系的二元金属钒酸盐A2V2O7(A= Co、Ni、Cu、Zn),并探索了A位阳离子的改变对钒酸盐能带结构、光学性质、催化性能的影响。


结合实验和理论计算,根据晶体场理论对钒酸盐能带结构进行解释,并进一步研究了能带结构对半导体催化剂催化活性的影响。研究发现,二价过渡金属元素(Co、Ni、Cu、Zn)3d轨道不仅和O 2p轨道杂化提升了价带顶位置,且主要构成导带的V 3d轨道也受其影响。由于Ni2V2O7具有最强的晶体场分裂能和最短的平均键长,其V 3d轨道分裂最宽,理论上更有利于加速光生载流子的迁移,提高光催化活性。


同时,一系列光电化学实验结果也对此进行了印证。此外,根据Tanabe假设推断出A位点是材料表面的碱性位点,改变A位离子的种类对于表面碱度会产生影响。根据CO2吸附和TPD的测试结果,Ni2+的存在使钒酸盐表现出更强的碱性特征。这有利于CO2的吸附活化,促进CO2的还原。总之,我们通过调控钒酸盐A2V2O7(A = Co、Ni、Cu、Zn)的A位离子,实现了能带和表面酸碱度的同时改变。这其中,当A位为Ni时,Ni2V2O7因为具有最负的导带位置、最短的V-O键长和最多的碱性活性中心,表现出最优异的光催化活性。这些结果将为探索钒酸盐在光催化方面的研究提供借鉴。


我们一致认为本文的创新之处有以下几点:

1. A位阳离子的改变能同时调控钒酸盐A2V2O7(A= Co、Ni、Cu、Zn)的能带结构和表面酸碱性。

2. 二价过渡金属元素(Co、Ni、Cu、Zn)3d轨道与O 2p轨道杂化形成了价带顶,使相应的钒酸盐A2V2O7(A= Co、Ni、Cu、Zn)均具有可见光响应。

3. 根据Tanabe假设、CO2吸附和TPD测试结果,钒酸盐A2V2O7(A= Co、Ni、Cu、Zn)中Ni2+具有最强的表面碱性。





最新文章
《投稿精选》氰基增强的具有β-酮烯胺连接的共价有机框架用于海水中高效光催化提铀
核能因其高能量密度、运行稳定及温室气体排放低等优势,被视为一种高效清洁的能源。铀是核反应堆的关键燃料,但陆地铀资源有限且不可再生,难以满足核能的长期大规模需求。相比之下,海水中估计的铀储量约为45亿吨,远超陆地储量。然而,海水中铀浓度极低(约3.3 ppb),且成分复杂,导致传统吸附方法存在提取容量低、动力学缓慢、选择性差等缺点。光催化铀提取技术提供了一种有前景的替代方案。该技术利用光生电子将U(VI)还原为U(IV)沉淀,从而在光催化剂表面实现铀的分离与富集。
《投稿精选》钼蓝簇的缺位演化及其高效光催化化学多样性C-C偶联反应
多金属氧簇是一类结构可控、理化性质优异的无机金属氧簇材料,缺位型多金属氧簇因具备丰富的开放金属活性位点,在催化领域展现出显著应用优势。现阶段低核缺位多钨酸簇的合成技术已较为成熟,但高核缺位多钼氧簇合成难度大、结构调控困难,相关研究仍存在明显空白。其中,钼蓝簇凭借混合价态金属结构、宽光谱光吸收特性与优良氧化还原性能,成为高核多金属氧簇的热门研究方向;
《投稿精选》宽带隙钙钛矿化学计量学调控结晶和卤化物均匀化实现高效太阳能电池和叠层器件
研究团队系统探究了“钙钛矿结晶动力学—薄膜质量—器件性能”之间的关联规律,显著提升宽带隙钙钛矿材料和器件的光照稳定性,进而为推动钙钛矿-钙钛矿、钙钛矿-硅叠层器件领域的商业化进程提供了有效的理论和技术基础。
2022-2025@北京中教金源科技有限公司 版权所有 京公安网备11010602007561        京ICP备10039872号

扫码添加客服

服务热线

010-63716865

扫一扫,了解更多