化工學院李偉副教授在TMSs基光催化材料制備及催化產(chǎn)氫性能研究領(lǐng)域取得重要進展

近日，我?；瘜W與化工學院李偉副教授與環(huán)境科學與工程學院王傳義教授針對過渡金屬硫化物（TMSs）半導體光催化材料在光催化過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導致其催化活性持久性不好的科學問題開展了系列研究工作，相關(guān)研究成果先后發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319，2篇)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等國際知名期刊。

為了緩解傳統(tǒng)化石能源面臨枯竭所產(chǎn)生的能源壓力，并進一步促進綠色可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)可替代的環(huán)境友好型新能源或能源載體至關(guān)重要。鑒于太陽光能來源廣泛、使用方便、綠色可持續(xù)性等優(yōu)點，將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭煞奖憷玫母吒郊又祷瘜W能（如CO、CH₃OH、CH₄、C₂H₆、H₂等）無疑是開發(fā)和利用新能源的有效途徑，具有明顯的潛在應(yīng)用價值。其中，“綠氫”是一種低密度、高附加值、零污染和易于存儲的可持續(xù)型能源載體。因此，如何通過有效手段高效制氫是能源與材料化學領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點。近年來，太陽光誘導催化技術(shù)因其易操作、低能耗、無二次污染等優(yōu)勢被眾多研究者關(guān)注，相繼開發(fā)了大量基于半導體的光催化材料，有效促進了太陽光能向綠氫能量體的轉(zhuǎn)換。然而，傳統(tǒng)半導體光催化材料普遍因其寬帶光波響應(yīng)性差和電子-空穴易復(fù)合等影響而難以獲得高效的光催化活性，所以探尋更為高效的光催化材料就成了該領(lǐng)域研究的重點。

過渡金屬硫化物(TMSs)具有窄帶隙和寬頻光捕獲的固有優(yōu)勢，是一類可以完成高效寬頻光波響應(yīng)催化活性的光催化材料。然而，在長時間光誘導下TMSs往往表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，容易發(fā)生光腐蝕，難以獲得持久的高性能光催化活性。如何在提高TMSs基光催化劑催化活性的同時，有效抑制其光腐蝕影響，增強其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，是需要研究者不斷探索和解決的關(guān)鍵科學問題。為此，李偉副教授與王傳義教授針對TMSs半導體光催化材料在光催化過程中結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導致催化活性持久性不好的科學問題開展了系列研究工作。

三維（3D）多孔BN/rGO骨架穩(wěn)定的MoS₂復(fù)合光催化劑制備及產(chǎn)氫性能研究（Chem. Eng. J. 435 (2022) 132441）

先后合成了三維（3D）多孔BN/rGO骨架穩(wěn)定的MoS₂復(fù)合光催化劑、單原子態(tài)Pd表面修飾CdS納米光催化劑、N雜原子體相摻雜CdS納米光催化劑，且均在模擬日光誘導下表現(xiàn)出顯著增強且持久穩(wěn)定的光催化產(chǎn)氫活性。

單原子態(tài)Pd表面修飾CdS納米光催化劑合成及產(chǎn)氫性能研究（Appl. Catal. B-Environ. 304 (2022) 121000）

特別是單原子態(tài)Pd表面修飾的CdS納米光催化劑，因其明顯降低的光催化反應(yīng)能壘和協(xié)同的金屬-半導體相互作用機制，可在模擬日光誘導下進行全分解水高效制氫。相關(guān)研究為獲得高穩(wěn)定性、高HER光活的TMSs基光催化劑提供了系列簡單、綠色和行之有效的方法。

N雜原子體相摻雜CdS納米光催化劑合成及產(chǎn)氫性能研究（Appl. Catal. B-Environ. 313 (2022) 121470）

其研究成果分別以“3D porous BN/rGO skeleton embedded by MoS₂nanostructures for simulated-solar-light induced hydrogen production”“Pd single-atom decorated CdS nanocatalyst for highly efficient overall water splitting under simulated solar light”“Promoting body carriers migration of CdS nanocatalyst by N-doping for improved hydrogen production under simulated sunlight irradiation”為題先后發(fā)表在Applied Catalysis B: Environmental (IF = 24.319)和Chemical Engineering Journal (IF = 16.744)等國際知名期刊。

相關(guān)原文鏈接：

（1）https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.132441

（2）https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.121000

（3）https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121470

（核稿：仝建波 編輯：劉倩）