Binolates作为高效还原光催化剂的研究

学术背景 在光催化领域,开发高效、可持续的还原催化剂一直是一个重要的研究方向。有机阴离子因其可持续性和强还原能力,近年来受到了广泛关注。然而,传统的酚盐(phenolates)由于其氧元素的高电负性和生成的苯氧自由基的高反应性,限制了其作为还原光催化剂的应用潜力。因此,研究人员一直在寻找具有更强还原能力且易于获取的有机阴离子催化剂。 1,10-双-2-萘酚衍生物(binolates)长期以来在不对称催化和分子识别领域被广泛应用,但其作为光催化剂的潜力尚未被充分挖掘。本研究首次发现,binolates可以作为高效的还原光催化剂,用于惰性键的活化和不饱和体系的还原。这一发现不仅拓展了binolates的应用范围,还为有机多阴离子作为光催化剂的未来发展提供了新的思路。 论文来源 本论文由Can L...

基于表面结合主客体分子组装的混合光电阳极

学术背景 在太阳能转化领域,分子催化剂因其高活性和结构可调性而备受关注。然而,大多数分子催化剂在均相条件下操作,不利于大规模和可回收利用。因此,将分子催化剂固定在固体载体上成为更具实际应用前景的研究方向。另一方面,窄带隙无机半导体作为稳定的可见光吸收材料,在光电催化(PEC)中表现出显著的耐久性。将分子催化剂固定在光吸收半导体上,被认为是实现太阳能转化(如水分解和二氧化碳还原)的有前途的方法,因为它结合了分子催化剂和半导体光吸收材料的优点。 然而,现有的策略在催化剂与半导体之间的电荷转移效率上往往表现不佳,导致催化活性不理想。因此,开发新的策略来构建高效的混合光电极成为当前研究的重点。本文提出了一种基于主客体相互作用的混合光阳极制备策略,通过将磷酰化环糊精(p-CD)固定在钨氧化物(WO₃)...

还原氧化石墨烯介导的二氧化钛电子-空穴分离增强骨支架的光催化抗菌活性

基于还原氧化石墨烯的二氧化钛光催化抗菌骨支架研究 学术背景 在骨缺损修复过程中,细菌感染是植入人工骨支架后最常见的并发症之一。细菌在支架表面形成生物膜,释放酸和酶,干扰骨代谢,破坏骨基质,抑制细胞增殖,延缓骨愈合。为了解决这一问题,研究人员一直在探索具有抗菌功能的骨支架材料。二氧化钛(TiO₂)作为一种金属氧化物半导体,因其光催化产生活性氧(ROS)的能力而被广泛研究。然而,TiO₂光生电子-空穴对的快速复合导致其光催化效率较低,限制了其在抗菌应用中的潜力。 为了提升TiO₂的抗菌效率,研究人员尝试通过改变其晶体结构和表面性质来延长光生载流子的寿命和分离效率。然而,金属离子的引入可能会对细胞产生毒性,影响骨缺损修复。还原氧化石墨烯(rGO)作为一种高导电性材料,能够有效促进光生电子-空穴对的...

双功能Cu2O/g-C3N4异质结:高性能SERS传感器及光催化自清洁系统用于水污染检测与修复

多功能Cu₂O/g-C₃N₄异质结:高性能SERS传感器与光催化自清洁系统在水污染检测与修复中的应用 学术背景 随着工业化和农业活动的快速发展,水污染已成为全球性的重大环境问题。大量的有害物质,如染料、抗生素和农药,持续被排放到水体中,直接或间接地破坏了水生生态系统,并对人类健康构成严重威胁。传统的污水处理技术难以完全消除或降解这些持久性、隐蔽性和复杂性的污染物。因此,开发能够高效检测和修复水污染的多功能设备变得尤为重要。 表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS)技术因其高灵敏度和广谱检测能力,已成为痕量污染物检测的有效方法。然而,传统的SERS基底依赖于贵金属(如金或银),这些材料成本高且易腐蚀,限制了其大规模应用。相比之下,基于半...

在金红石二氧化钛表面光诱导水解的电子-原子核动力学研究

在金红石二氧化钛表面光诱导水解的电子-原子核动力学研究

光诱导水解离在金红石二氧化钛表面的电子-原子核动力学研究 研究背景与动机 光催化水裂解是光催化技术的重要应用之一,而二氧化钛(TiO₂)是一种具有重要应用前景的光催化材料。尽管二氧化钛在光催化水裂解和实际应用中的表现令人瞩目,但其光诱导水解的微观机制仍未完全揭示。本文研究团队通过第一性原理动态模拟,解析了在典型水-金红石TiO₂(110)界面上,光生载流子的传输路径和光诱导的水解离过程。这一研究不仅为理解光催化表面反应提供了重要的见解,也可能为提升光催化性能提供新的可能性。 研究来源与作者介绍 本研究由北京凝聚态物理国家重点实验室和中国科学院物理研究所的You Peiwei、Chen Daqiang、Liu Xinbao和Zhang Cui,松山湖材料实验室的Zhang Cui,以及普林斯顿...