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通过TiO?@Si(HIPE)整体大孔泡沫实现体相光驱动CO?转化
摘要: 光诱导反应仅发生在催化剂表面而未充分利用整个催化剂体积,会导致光催化反应器产生显著的占地面积问题,并造成催化材料利用效率低下。光子研究表明,固体泡沫具有强烈的多重扩散特性——当光子平均自由程为lt = 20.1 ± 1.3 μm时,光子会被显著截留在样品芯部。这种三维过程既能大幅抑制逆向反应,又能促进甲烷(约80%)生成的卓越选择性,甚至通过碳-碳偶联反应生成乙烷(约18%),残余一氧化碳和氢气含量(约2%)。二氧化硅-二氧化钛TiO2@Si(HIPE)自支撑大孔催化剂可实现高达粉末材料20倍的最优有效厚度,从而推动毫米级以上直至6毫米厚度的真实三维光驱动催化过程发展。研究提出一个基于Langmuir-Hinshelwood机理的简易动力学模型,揭示了光催化反应速率对光散射的强依赖性以及氧化逆向反应的关键作用。此外,还证实了光衰减系数与光子平均自由程、中值孔径之间存在强相关性,从而为预测光催化行为提供了工具。
关键词: 多相催化、二氧化碳光还原、溶胶-凝胶法、多孔材料、综合化学
更新于2025-09-23 15:22:29
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图案化量子点的透射电镜样品制备
摘要: 电化学与多相催化持续引发广泛关注。原位表面分析作为能阐明反应过程催化机理的动态研究领域,壳隔离纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)作为一种非破坏性技术,已被逐步应用于催化反应过程的探测与分析,为催化剂表面产生的反应中间体提供了重要光谱证据。本文综述了近期采用SHINERS开展电化学与多相催化研究的进展,重点阐述其优势,总结该技术的缺陷及改进前景,并对其未来研究方向进行展望。
关键词: 催化机制、原位表面分析、壳隔离纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)、多相催化、反应中间体、电化学、壳隔离纳米粒子增强拉曼光谱技术
更新于2025-09-11 14:15:04
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无金属半导体光催化利用分子氧实现sp2碳氢键功能化
摘要: 设计用于太阳能转换的无金属催化剂是半导体光氧化还原催化(SPC)领域长期面临的挑战。以具有可见光响应的六方氮化碳硼(h-BCN)作为非金属光催化剂,该体系以分子氧为终端氧化剂,能高效、广泛兼容取代基地获得C–H/N–H偶联产物。该催化剂对富电子芳烃选择性转化为C–N产物表现出卓越性能(产率高达95%)及良好稳定性(可循环6次)。氮杂芳烃和胺盐均可作为有效耦合亲核试剂?;硌芯勘砻?,活性氧物种为超氧阴离子自由基(O2??)和H2O2,这一结论通过电子自旋共振(ESR)数据、碘-淀粉实验及对照实验证实。此外,动力学同位素效应(KIE)实验表明C–H键断裂并非决速步骤。这种基于半导体的光氧化还原体系实现了无需任何金属、配体、强氧化剂及添加剂参与下的C–H胺化反应,为C–H功能化提供了互补途径,并能以可持续方式高效实现合成应用。
关键词: 自由基、半导体光氧化还原催化、多相催化、可见光、C-H官能化
更新于2025-09-10 09:29:36
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利用金纳米团簇Au8在TiO2上制备的金催化剂进行苯甲醇氧化
摘要: 原子级精确的金簇因其高比例的低配位金原子、独特的结构几何及配体效应,在催化领域备受关注。膦配体稳定的金簇因金-磷键的活性而易于脱除配体,具有独特优势。本研究将原子级精确的膦配体金簇Au8(PPh3)8(NO3)2负载于锐钛矿相TiO2纳米颗粒上,制备了非均相金催化剂。通过在200°C下分别采用O2(Au8/TiO2:O2)和O2后接H2(Au8/TiO2:O2–H2)两种条件焙烧,实现金核表面膦配体的脱除。结果表明:Au8/TiO2:O2–H2催化剂在苯甲醇氧化反应中展现出优异催化活性,而Au8/TiO2和Au8/TiO2:O2则完全失活。这说明小尺寸金簇(2-3 nm)本身并不总能提升金催化剂的活性。研究证实,在这些催化剂体系中,NO3物种的存在决定了负载型金簇在苯甲醇氧化中的催化性能,进一步验证了我们先前工作中的核心观点。
关键词: 多相催化、氧化反应、醇类、绿色化学
更新于2025-09-10 09:29:36
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基于埃洛石的纳米复合材料与光催化:综述
摘要: 异相光催化是一种高效、相对廉价且环保的分解各类有机和空气污染物的技术。埃洛石是一种天然粘土矿物,通常以纳米管形式存在,在光催化等诸多领域具有应用潜力和实际用途。本文综述了结合不同光催化剂合成的埃洛石基纳米复合材料在分解有机和空气污染物方面的光催化活性研究。目前已合成多种光催化剂,其中锐钛矿型、金红石型或两者混合的TiO?因其高效低廉成为最常用光催化剂。通过总结分析众多研究者的成果,探讨了埃洛石基纳米复合材料未来应用的潜力与局限,并提出了新的研究方向。研究表明:对于四环素和罗丹明B等带正电的有机底物(其污染物会被埃洛石带负电的外表面吸附至光催化剂附近),埃洛石基纳米复合材料比扑热息痛等中性物质或带负电物质(不发生此类吸附)更具应用前景。
关键词: 偶氮染料、埃洛石纳米复合材料、埃洛石、二氧化钛、挥发性有机化合物、多相催化、空气污染物、光催化
更新于2025-09-09 09:28:46