新研究實現高效光催化氧還原制雙氧水

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近日，廣東省科學院化工研究所環境化學研究中心陳佳志博士團隊研究利用梯形異質結實現高效光催化氧還原制雙氧水。相關研究成果發表于Journal of Catalysis。張云霄為該論文第一作者，陳佳志為通訊作者。

將清潔的太陽能轉換為化學能，以滿足當前經濟社會日益增長的能源需求，是能源催化材料學科研究的難點和熱點。雙氧水作為一種環境友好型氧化劑，是可再生能量載體，已廣泛應用于有機合成、消毒、廢水處理等領域。工業雙氧水是通過蒽醌法制造的，這種方法既耗能又不環保。合理設計高活性和選擇性的梯形異質結光催化劑，利用光能在溫和條件下高效制備雙氧水至關重要。

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CuInS2/PCN梯形異質結光催化氧還原制雙氧水作用模式。張云霄 供圖

研究人員創新性地引入銅銦硫半導體修飾類石墨相氮化碳構建梯形異質結復合光催化劑（CuInS2/PCN）。在該類梯形異質結中，光生空穴和電子分別積聚在價帶更正的PCN半導體和導帶更負的CuInS2半導體中。在光催化反應過程中，CuInS2/PCN梯形異質結具有優越的電荷遷移和分離能力，保留了具有較強的還原和氧化能力的光生電子和空穴，使材料表現出優異的光催化活性。與單一的CuInS2和PCN相比，CuInS2/PCN的光催化氧還原制雙氧水性能分別提升了16.0和11.6倍。

該研究工作為設計新型梯形異質結光催化劑提供了基礎模型，為提高電荷遷移、氧化還原能力和光催化性能提供了理論和實驗指導。