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李润老师在碳量子点光催化领域取得研究进展

发布者:发布时间:2020-06-09浏览量:


近年来,环境污染和能源消耗日益影响着人类的生存和发展。光催化,以清洁无污染的太阳能为能源基础,可有效地实现各类精细化工品的转换和生产,是人类最终解决这些环境和能源问题的有效途径。然而,寻找并制备出稳定高效的光催化剂依然当前人们亟待解决的难题。

碳量子点,作为碳材料的一个重要分枝,由于其原料来源广泛、制备简单、化学结构可调、量子效率高和生物相容性好等优点从而引起了人们的极大兴趣。但由于光生电子与空穴对极易在碳量子点表面发生复合,其光催化能力仍十分有限。

针对以上问题,龙虎娱乐手机版李润老师对碳量子点的碳核进行结构优化,利用维生素B12中的天然卟啉环,首次成功制备的负载金属单原子Co的新型碳量子点光催化剂材料,在光照条件下表现出优良的光氧化能力:在光氧化析氧过程中,产氧速率可达168 ?mol h?1 g?1;在光催化有机氧化反应中,碳量子点也表现出较好的催化效果,能够在光照条件下氧化氨类形成亚胺类化工原料,其催化反应的选择性高达99%,转化率也大于90%;单原子碳量子点可实现有机染料罗丹明B在可见光条件下的快速降解,并表现出较高的稳定性。此项工作以“Single atomically anchored cobalt on carbon quantum dots as efficient photocatalysts for visible light-promoted oxidation reactions”为题发表在国际知名杂志《Chemistry of Materials》(IF=10.159)上,龙虎娱乐手机版硕士研究生王钦为论文第一编辑,李润助理教授为通讯编辑,复旦大学张凯教授为共同通讯编辑。

图1 单原子碳量子点应用于光催化氧化反应示意图

另外,在光催化过程中,碳量子点由于颗粒尺寸较小,往往表现出了极好的分散性,虽然有利于催化剂反应活性的提高,然而却带来了其分离上的困难。为了解决这一难题,李润老师对碳量子点表面官能团进行改性,制备出了CO2可调亲疏水性碳量子点。将石墨烯量子点作为光催化剂进行胺类氧化时,可实现亚胺的高效选择性转化。并能通过其相转移行为可以对石墨烯量子点进行回收再利用,有效的解决了碳量子难回收的问题。此项工作以“CO2-triggered reversible phase transfer of graphene quantum dots for visible light-promoted amine oxidation”为题发表在国际知名期刊NanoscaleIF=6.97)上,文章的第一编辑是硕士研究生涂先军,通讯编辑为李润助理教授。

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2 石墨烯量子点对CO2响应的可逆相转移现象

上述研究受到国家自然科学基金、湖南省自然科学基金和中央高校基本科研基金项目的资助。

论文链接分别为:

https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b03708

https://doi.org/10.1039/C9NR10195K

 

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