中國科大設(shè)計出具有缺陷態(tài)的金屬氧化物催化劑

　　中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)布消息稱，近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授熊宇杰課題組基于無機(jī)固體精準(zhǔn)制備化學(xué)，采用晶體缺陷工程，設(shè)計了一類具有缺陷態(tài)的氧化鎢納米結(jié)構(gòu)，在廣譜光照條件下展現(xiàn)出優(yōu)異的有氧偶聯(lián)催化性能，有望實現(xiàn)低能耗和低成本的有機(jī)化工技術(shù)。

　　現(xiàn)今，絕大部分催化反應(yīng)是基于貴金屬催化劑的使用，并且是依靠石油、煤炭的燃燒所驅(qū)動的，存在催化劑材料高成本、高能耗等缺點。與貴金屬催化劑相比，金屬氧化物具有低成本等優(yōu)點，但金屬氧化物在氧分子活化體系中的表現(xiàn)卻不盡人意，其瓶頸在于無法有效地俘獲太陽能并將之傳遞給氧分子。

　　針對該挑戰(zhàn)，熊宇杰課題組設(shè)計出了一類具有精準(zhǔn)可控氧空位缺陷態(tài)的氧化鎢納米結(jié)構(gòu)。通常金屬氧化物的金屬原子具有配位飽和的特點，無法通過化學(xué)吸附來活化氧分子。在該工作中，氧空位缺陷的構(gòu)筑克服了該缺點，促進(jìn)了光生電子從氧化物催化劑向氧分子的高效轉(zhuǎn)移。另一方面，缺陷態(tài)的出現(xiàn)大幅度地擴(kuò)寬了光催化劑的吸光范圍，使其在可見光和近紅外光區(qū)寬譜范圍內(nèi)俘獲太陽能。這兩方面的貢獻(xiàn)實現(xiàn)了太陽能的有效俘獲及能量轉(zhuǎn)換傳遞，解決了氧化物催化劑在光催化有機(jī)合成中的瓶頸問題。

　　基于該認(rèn)識，研究人員得以通過晶體缺陷工程來調(diào)控太陽能驅(qū)動有機(jī)有氧偶聯(lián)反應(yīng)的性能，為利用太陽能替代熱源驅(qū)動有機(jī)合成提供了可能性，也對光催化材料的理性設(shè)計具有重要推動作用。

來源：中化新網(wǎng)

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