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地球环境所等在铋系等离子体光催化材料降解NOsubxsub

发布日期:2021-07-14 08:33   来源:未知   阅读:

  补短板扎紧监管“笼子” 保监会启动偿二代作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。更多简介 +

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合www.xgvf.com.cn,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

  研究工作得到国家重点研发计划“纳米专项”、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的支持。

  大气中的氮氧化物(NOx)是二次气溶胶和臭氧形成的重要前体物。因此,开发出高效的NOx光催化控制技术对大气污染防治具有重要意义。铋(Bi)元素在地壳中储量丰富,具有较高的环境材料利用价值。Bi单质有效质量小、平均自由程大、带隙重叠小,前期的研究结果表明其具有较好的等离子体效应。然而,由于其自身结构缺陷,等离子体Bi存在氧化能力弱、活性氧物种少、电子迁移率低等问题,限制了其光催化去除NOx的实际应用。

  中国科学院地球环境研究所研究员黄宇团队联合西安交通大学、香港理工大学等科研团队,通过低温化学刻蚀技术,制备出具有均一介孔结构的等离子体Bi纳米球(图1)。与常规介孔结构相比,该Bi球孔径分布窄(3.2-3.9 nm)且费米能级位置低、氧化能力强,光催化活性显著提高。在可见光照射下,该Bi纳米球去除NOx效率提升了16%,且抑制了有毒副产物的生成(图2)。该研究成果以Chemical etching fabrication of uniform mesoporous spheres with enhanced visible light-induced photocatalytic oxidation performance for NOx为题,发表在Chemical Engineering Journal(2021, 406, 126910)上。

  进一步地,针对等离子体Bi表面易氧化生成无定形Bi2O3,导致其自身热电子传输和光催化活性氧物种生成受到抑制等问题,研究团队利用尿素作为炭源,经过二次水热法,将单质Bi球表面无定形Bi2O3转化为结晶Bi2O2CO3,制备出核壳结构(图3)。结晶Bi2O2CO3作为Bi等离子体热电子传输通道,可有效实现电子的快速迁移,在催化剂表面产生丰富的活性氧物种,从而提高氧化NOx能力(图4)。该研究成果以Transformation of amorphous Bi2O3 to crystal Bi2O2CO3 on Bi nanospheres surface for photocatalytic NOx oxidation: Intensified hot-electron transfer and reactive oxygen species generation为题,发表在Chemical Engineering Journal(2021, 420, 129814)上。

  研究工作得到国家重点研发计划“纳米专项”、国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的支持。

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