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最新一篇JACS光催化論文賞析,歡迎大家一起來討論~
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分享一篇華中師范大學(xué),Zhang Lizhi(張禮知)教授新出的一篇JACS通訊,關(guān)于晶面控制BiOCl的光催化性能。 BiOCl這種光催化材料在最近幾年有不少人研究過,比如上師大的李和興教授,他和盧云峰教授強強聯(lián)合,發(fā)了不少牛論文,很多都和光催化有關(guān),其中就有BiOCl空心材料。另外,山大的黃柏標(biāo)教授(Chem. Eur. J. 2011, 17, 9342 – 9349),武大的Zan Ling(Chem. Commun., 2011, 47, 6951–6953),都有所涉獵。BiOCl制備非常簡單,而且原料易得,只需要在硝酸鉍的前驅(qū)體加入KCl,NaCl,水熱,溶膠-凝膠法后就可以制得。不過比較可惜的是BiOCl帶隙比較大,只能吸收紫外光,所以對它還需進一步改性才能變成可見光催化材料(比如:Scripta Materialia 56 (2007) 669–672)。 晶面控制光催化性能一直以來都是非常引人入勝的科研方向,如果能很好的控制和暴露高能晶面,那一般都能獲得很好的催化效果,加以詳細(xì)研究的話就能發(fā)好論文了。澳洲的Max. Lu當(dāng)年就有一篇Nature把TiO2的晶面控制得異常完美(Nature 453, 638-641 ),東京大學(xué)的Domen也做過類似的研究,比如在TiO2或者其它光催化材料不同的晶面上負(fù)載PtNPs,看看哪個晶面負(fù)載是最好的,還有葉金花教授用非常簡單的方法制備了晶面控制的Ag3PO4,已經(jīng)在JACS上報道了(JACS,卷: 133 期: 17 頁: 6490-6492)。 當(dāng)然,除了光催化,其它催化,比如CO氧化,醇的選擇性氧化,電催化等等,都可以把晶面控制得很好的材料加以應(yīng)用。最近李亞棟院士就有一篇Angew的綜述專門講這方面應(yīng)用的(Catalysis Based on Nanocrystals with Well-Defined Facets;DOI: 10.1002/anie.201102619)。李院士在材料的合成方面,是大師級別的,所以有人開玩笑說,可惜啊,到去年才評上院士,其實早該上的。從前幾年開始,李院士就把他的材料廣泛的應(yīng)用于催化了,也出了好多成果,其中也有光催化的,比如Au/ZnO材料已經(jīng)發(fā)到了JACS上(Au-ZnO Hybrid Nanopyramids and Their Photocatalytic Properties; JACS,卷: 133 期: 15 頁: 5660-5663),可謂牛刀小試。 現(xiàn)在回到BiOCl這篇論文上來,初一看,覺得這篇論文好像沒有什么了不起,因為現(xiàn)在光催化一般都要往可見光催化上靠的,而BiOCl只能被UV激發(fā),竟然發(fā)了這么好的論文,有點想不通。再仔細(xì)一看,就看出好東西來了。首先,制備的BiOCl材料主要暴露的是{001} 和{010}晶面,這樣一來,就能很好的研究這兩者究竟哪個晶面有利于光催化了;然后,看下圖: 在紫外光照下降解MO(圖左),001晶面明顯優(yōu)于010,可是在可見光下(圖右),001反而不如010,原因何在?再看下圖: 結(jié)果顯示,BiOCl是一種層狀材料,[Bi2O2] slabs interleaved with double slabs,這樣就導(dǎo)致了內(nèi)靜電場垂直于[Bi2O2] slabs and halogen anionic slabs,所以一旦紫外光激發(fā)了BiOCl,形成電子-空穴對,載流子在001晶面上就可以迅速的分離,因為輸送距離很短,就不容易復(fù)合了嘛!這個道理很簡單,所以紫外光下001晶面的催化效果要好于010晶面。 對于可見光催化,催化機理就不一樣了,這就牽扯到染料敏化了。BiOCl有可見光催化效果,就是因為MO的敏化,在這個過程中,沒有電子-空穴對產(chǎn)生,但是被可見光激發(fā)的染料會把電子注入BiOCl的導(dǎo)帶上,然后和分子氧發(fā)生反應(yīng),生成活性氧物種,進一步發(fā)生氧化反應(yīng)。因此,在可見光催化過程中,染料的吸附尤為關(guān)鍵。結(jié)果表明011晶面對MO的吸附要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于001晶面,這是因為[001] facet is terminated by oxygen atoms,所以001晶面帶了負(fù)電,MO也帶負(fù)電,相互排斥,所以001晶面不容易吸附MO,同時,010晶面有很多open channel,這樣就增加了MO吸附的位點。如此一來,就導(dǎo)致了010晶面的可見光催化效果要優(yōu)于001晶面。 當(dāng)然,這篇論文還有別的一些亮點,希望大家都能參與討論,我就說到這里了。有什么地方說的不對,希望大家不要猶豫,盡情拍磚。個人覺得,現(xiàn)在光催化這個領(lǐng)域發(fā)展的不是很好,大家一定要有拍磚的精神,才能出好的成果,另外,各位蟲友不只對這篇論文發(fā)表看法,對光催化這個領(lǐng)域今后的發(fā)展,有什么想說的,都可以交流,為了鼓勵交流,我發(fā)100BB,BB不多,大家盡量不要用純表回復(fù),多多提議,TKS![ 來自科研家族 木蟲催化 ] [ Last edited by flylrh on 2012-4-11 at 14:15 ] |
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| lz說的挺好的,我想問一個問題啊,關(guān)于暴露晶面催化選擇性的文章現(xiàn)在很多,但是為什么那個晶面就是好呢?比如CeO2的CO氧化,TiO2光催化,以及其他的各種形狀的貴金屬 colloidal Nanoparticlle就不說了,lz有沒有相關(guān)的文獻(xiàn)將具體為什么暴露某個晶面就好的文章么?我對這方面也挺感興趣的~ |
| 正如樓主所說,光催化目前還處在紫外光催化向可見光催化過渡的階段,隨處可見各種高效果的催化劑,但是因為大家的實驗條件各異,無法對比,對別人的效果驗證或是重復(fù)太難了,拍磚只能在理論上拍,但是理論也在相互爭執(zhí)中。希望有條件的大牛實驗室能系統(tǒng)的驗證一下各種有優(yōu)異效果的催化劑,再綜合評價一下到底什么樣的催化劑適合什么樣的條件,其中的共性與個性能搞得出來。 |
| 發(fā)點題外話。在這么多科研工作者中,好多人本就是做材料的,當(dāng)材料出來后呢又缺少應(yīng)用,只說新材料不談應(yīng)用的話檔次上不去,于是專找一些理論還不是很成熟,驗證手段也不是很成熟的的領(lǐng)域來上一個性質(zhì)表征,文章的檔次確實提高了,但是是否考慮過它的實際應(yīng)用性呢?還有就是因為自己對所做的性質(zhì)表征這塊不是很熟悉,所以不管是對或是錯,拿來先寫,幾乎沒有時間來質(zhì)疑這個理論或是驗證它的正確性(這里不涵蓋那些為理論的完善與創(chuàng)新辛勤奮斗的科研同志們)各高校,科研院所許多人都被論文壓著走,為了人民幣,為了榮譽等等,以論文檔次來評價科研的意義,就論文來說,主要是給人一種創(chuàng)新的思維,重點是在理論上的,而科研的獎勵應(yīng)該把理論與實用性結(jié)合起來,讓錢花的更好。在我認(rèn)為,越是有條件的實驗室就越應(yīng)該承擔(dān)這個責(zé)任,因為小的實驗室沒辦法做到,如果大牛實驗室也是不管對錯拿來就用的話,那就太浪費了,大實驗室有能力也有義務(wù)完善每一步理論的實際檢測手段,并不是說要對成熟理論也要驗證,只是應(yīng)該促進這些半成品的成熟,比如光催化,檢測系統(tǒng)完善之后標(biāo)準(zhǔn)也就相應(yīng)地有了。 |
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說的很對,國內(nèi)有很多領(lǐng)域沒有突破,除了國外的技術(shù)壁壘,還有就是我們自己對研究的的成功與否定位相當(dāng)不準(zhǔn)確,甚至是完全顛倒,把能在國外高因子期刊雜志上發(fā)表文章的數(shù)量作為研究成果的肯定,這不僅誤導(dǎo)了廣大的科研工作者和在校師生,而且是本末倒置,把科學(xué)研究的一個重要目的,即轉(zhuǎn)換為實際的生產(chǎn)力放在了次要位置。當(dāng)然,如果馬上把界定標(biāo)準(zhǔn)改為由國內(nèi)評定,那也是不現(xiàn)實的,到現(xiàn)在為止,一些領(lǐng)域在理論上的爭論一直沒有停止過,所以也不可能有一個合理而且公正的標(biāo)準(zhǔn),只能希望像你說的,在規(guī)模較大,具有高影響力的實驗室能統(tǒng)一出一個標(biāo)準(zhǔn),來檢驗,判別。說的不對的地方,請包涵! |
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樓主辛苦,我最近這在做與晶面相關(guān)的二氧化鈦的微米級顆粒的制備,Lu等再各種刊物上發(fā)表的論文,幾乎從各個角度對不同晶面二氧化鈦的活性進行了研究。。但是現(xiàn)在,對于不同晶面為什么會體現(xiàn)不同的活性以及其活性差異的根本原因,仍然存在分歧。只能是,不同的paper有不同的角度,用不同的手段來證明。而且有很多文章,會提及自己的文章與別人的文章研究結(jié)果的不同之處,并解釋了原因,甚至有的原文作者還會發(fā)文章進行反駁,給人一種牛人們進行學(xué)術(shù)PK的感覺,很爽!少有的看文獻(xiàn),覺得很過癮! Ps:給大家推薦一篇綜述,是jimmy C.Yu參編的一篇綜述,很好的總結(jié)了晶面相關(guān)光催化的過去,并很好的展望了未來。Chem.Commun,2011,47,6763-6783 |
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關(guān)于目前的光催化,我也有點自己的看法。目前很多的光催化論文傾向于新穎的結(jié)構(gòu),漂亮的形貌,新奇的表征手段,但在應(yīng)用上,僅應(yīng)用于甲基橙,甲基藍(lán),羅丹明之類的染料降解。可以說,這類染料是非常容易降解的,個人認(rèn)為實在是很難體現(xiàn)一個材料優(yōu)異的光催化特性。 如果要降,就選點有意義的,不說那些結(jié)構(gòu)對稱的多鹵帶烷烴了,單是多氯代芳香族化合物,大家看看文獻(xiàn)上有幾個催化劑能降解的? 前天我的學(xué)生還和我說,老師,為什么我們要選這么難的有機物來降解,我看很多人發(fā)的檔次很高的文章,都是做做形貌,然后做下羅丹明之類的物質(zhì)就行了,我們不行嗎? 我說,還是做點有用的吧 我想我這個人可能有點迂腐了,我想做點有意義,方便好用的光催化劑,現(xiàn)在看來,倒是難為學(xué)生了。 可能過不了多久,我就不搞這個考研了,沒什么意義,被催著,趕著發(fā)SCI,浪費國家的錢做些無用功。 呵呵,亂說話了哈。 |
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你要做光催化的話,可以去李燦院士的主頁看看,http://www.canli.dicp.ac.cn/ 我這里沒有好的書籍,所以推薦不了了 不過可以多看看綜述,比如Chem. Soc. Rev., 2010, 39, 4206–4219;J. Mater. Chem. , 2010, 20, 627–641 |
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