中國粉體網(wǎng)訊 近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研究員喻學(xué)鋒課題組成功制備出黑磷/鉑異質(zhì)結(jié)光催化劑,，在太陽光驅(qū)動(dòng)的有機(jī)催化反應(yīng)中展現(xiàn)出極好的光催化活性,。相關(guān)成果Black phosphorus/platinum heterostructure: a highly efficient photocatalyst for solar-driven chemical reactions（《黑磷/鉑異質(zhì)結(jié)：一種高效廣譜光催化劑》）在線發(fā)表于《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）。論文共同第一作者是白力誠和王欣,，通訊作者是喻學(xué)鋒,。
催化反應(yīng)是目前生產(chǎn)化合物最為有效的方法。然而，催化反應(yīng)往往需要消耗大量不可再生能源以產(chǎn)生熱能驅(qū)動(dòng)反應(yīng),，這是當(dāng)前導(dǎo)致資源枯竭,、環(huán)境污染等問題的重要原因之一。因此,，發(fā)展光催化技術(shù),，直接利用太陽能生產(chǎn)化合物具有廣闊的應(yīng)用前景，而其中關(guān)鍵之處在于高效廣譜光催化劑的開發(fā),。當(dāng)前被廣泛研究的二維半導(dǎo)體黑磷具有可調(diào)的直接帶隙,、吸收范圍廣、光耦合效率高,、載流子遷移率快,、比表面積大、活性位點(diǎn)多等眾多優(yōu)勢(shì),，卻受限于穩(wěn)定性不高,、光生載流子復(fù)合過快等問題。半導(dǎo)體-金屬異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠加速捕獲光激發(fā)的電子和空穴對(duì),，從而延長電荷載流子的壽命,，提高肖特基結(jié)光催化中的電荷分離和利用效率。
在該項(xiàng)研究中,，課題組設(shè)計(jì)了一種新型黑磷/鉑半導(dǎo)體/金屬異質(zhì)結(jié),，實(shí)現(xiàn)了太陽能高效光催化有機(jī)反應(yīng)。所負(fù)載超�,。s1.1 nm）鉑納米顆粒與黑磷納米片之間的強(qiáng)相互作用,，使得黑磷表面上產(chǎn)生PtPxOy氧化層，極大增強(qiáng)了黑磷納米片的穩(wěn)定性,。與此同時(shí),，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)能夠有效地吸收太陽能，其吸收范圍覆蓋太陽光紫外至紅外區(qū)域,。通過飛秒泵浦探針顯微光學(xué)系統(tǒng)測(cè)試發(fā)現(xiàn),，黑磷/鉑異質(zhì)結(jié)構(gòu)具有0.12 ps的超快光生電子遷移時(shí)間。通過原位X射線光電子能譜（XPS）和密度泛函理論（DFT）計(jì)算證明,，光生電子在鉑納米顆粒表面能夠有效富集,。在模擬太陽光驅(qū)動(dòng)的有機(jī)加氫與有機(jī)氧化反應(yīng)后，黑磷/鉑異質(zhì)結(jié)展現(xiàn)出比其他鉑基催化劑高得多的催化效率,，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的熱驅(qū)動(dòng)催化效率,。這種新型黑磷/鉑光催化劑在太陽能驅(qū)動(dòng)的有機(jī)催化反應(yīng)中具有廣泛應(yīng)用潛力，該項(xiàng)研究也為金屬/半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)催化劑的制備提供了借鑒和參考,。團(tuán)隊(duì)已申請(qǐng)相關(guān)專利,，相關(guān)技術(shù)將依托團(tuán)隊(duì)所孵化的企業(yè)中科墨磷(MoPhos)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。
該項(xiàng)目得到中科院前沿重點(diǎn)研究計(jì)劃、深圳市基礎(chǔ)研究布局,、中國博士后科學(xué)基金等的資助,。
黑磷黑磷/鉑異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(a) 不同催化劑光催化苯乙烯加氫性能轉(zhuǎn)化率對(duì)比；(b) 黑磷/鉑光催化和熱驅(qū)動(dòng)苯乙烯加氫性能轉(zhuǎn)化率對(duì)比,；(c) 黑磷/鉑在苯乙烯加氫中觀察到的主要同位素效應(yīng),；(d) 光電子對(duì)苯乙烯加氫能壘變化影響
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
