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光电催化分解水与二氧化碳还原催化剂
2017-06-13 09:20  

能源危机与环境污染是人类可持续发展面临的主要挑战。开发可替代化石的新型可持续清洁能源越来越引起各国政府的重视。氢能被认为是替代化石能源的最佳选择。在催化剂作用下,利用太阳能或由太阳能电池转化产生的电能将水分解为氢气和氧气,或将二氧化碳还原为有用燃料和化工原料,是人类解决能源危机与环境污染,实现可持续发展的理想选择。其中,高效廉价光电催化分解水与二氧化碳还原催化剂的开发是实现上述目标的关键。

本方向将围绕高效廉价光电催化分解水与二氧化碳还原催化剂的开发开展研究。包括分子基均相催化剂、以及非均相的纳米催化剂、石墨炔及改性石墨炔负载催化剂、MOF负载催化剂等的设计合成与可控制备。探索催化剂结构、组成及光电催化水分解及二氧化碳还原的催化活性,结合量化计算等对其催化反应活性位和催化机理进行深入研究,开发高效光电催化水分解及二氧化碳还原催化剂。

在分子基均相催化剂研究方面,将通过对催化剂的结构、催化活性、催化反应过渡态的研究,结合量化计算,深入了解分子基均相催化剂的催化反应过程与催化反应机理,并通过结构设计与优化,提高分子基均相催化剂光电催化水分解及二氧化碳还原的催化活性,为高效光电催化水分解及二氧化碳还原催化剂的开发提供理论指导。

1、大环镍分子催化剂电催化分解水的的催化反应过程与不同过渡态活化能

在非均相催化剂研究方面,将研究催化剂的形貌和组成对催化活性的影响,通过形貌和成分调控、以及负载和掺杂等方法,提高催化剂的催化反应活性,结合量化计算和分子基均相催化剂的催化反应机理,推测非均相催化剂的反应活性位与反应动力学,深入了解非均相催化剂的结构和催化活性之间的构效关系。

2、多酸基过渡金属立方烷的设计、合成及光催化水氧化活性研究

代表论文

Angew. Chem. Int. Ed.,2014,53,13042−13048;J. Am.Chem. Soc.,2014,136,5359−5366;Angew. Chem. Int. Ed.,2015,54, 14295−14298;ACS Catal.,2016,6, 5062−5068;Coordin. Chem. Rev.,2016,313, 94−110.

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