中国科学院康龙田刚发表最新成果：分子半导体p-n异质结Z型光催化剂的构建及其对水的光催化氧化
论论资讯 ｜ 2023-10-27 ｜
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Applied Catalysis B: Environmental
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Construction of Z-scheme photocatalyst with p-n heterojunction of molecular semiconductors for enhanced photocatalytic water oxidation
Li J.; Wang S.; Li R.; Zhang B.; Xu X.; Wang Z.; Kang L.
Published：2024-03-01
DOI：10.1016/j.apcatb.2023.123381
研究背景
在我们的日常生活中，水资源的重要性不言而喻。然而，全球水资源的供需矛盾依然存在，因此寻找更有效的水资源利用方式变得至关重要。其中，光催化技术是一种新型的水处理技术，可以利用太阳能将水分解成氧气和氢气，从而实现水的净化和资源利用。然而，现有的光催化技术仍然存在效率低下的问题，因此需要开展更深入的研究。
研究内容
最近，一篇名为“Construction of Z-scheme photocatalyst with p-n heterojunction of molecular semiconductors for enhanced photocatalytic water oxidation”的论文在《应用催化B：环境》杂志上发表。该论文介绍了一种新型的光催化剂，该剂利用n型perylene-3,4,9,10-tetracarboxylic dianhydride（PTCDA）和p型cobalt phthalocyanine（CoPc）半导体的给体-受体有机复合物进行光催化氧气发生反应。实验结果表明，该光催化剂在可见光（>420nm）下的光催化氧气发生速率为12.30 mmol·g<sup>−1</sup>·h<sup>−1</sup>，表观量子产率为4.00％，比PTCDA的速率高出了7倍以上。在全紫外-可见光（>320nm）下，速率更高，达到了17.65 mmol·g<sup>−1</sup>·h<sup>−1</sup>。实验结果还揭示了CoPc向PTCDA的荧光共振能量转移和PTCDA中氧原子向CoPc中的Co原子电子转移的双通道能量转移，从而形成了CoPc/PTCDA复合材料的Z型p/n异质结构，大大提高了光催化氧气发生的性能。
研究意义
该研究的创新点在于，利用p-n异质结构构建了一种新型的Z型光催化剂，有效地提高了光催化氧气发生的效率。这项研究不仅有助于解决水资源利用问题，还为光催化技术的发展提供了新思路和新方法。
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