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    張延榮教授團隊在環境領域國際頂級期刊Applied Catalysis B: Environmental上再次發表研究成果

    作者:  日期:2020-05-13 08:59:02  瀏覽:

    日前獲悉,我院張延榮教授團隊關于缺陷態TiO2納米管(R-TNTs)基光催化體系在環境領域應用的研究成果(M. Sun, X. Wang, Z. Chen, M. Murugananthan, Y. Chen, Y. Zhang, Stabilized oxygen vacancies over heterojunction for highly efficient and exceptionally durable VOCs photocatalytic degradation, 2020, 10.1016/j.apcatb.2020.119061)已被環境領域頂級期刊Applied Catalysis B: Environmental接收發表。該論文由國際科技合作項目(Nos. 2013DFG50150 and 2016YFE0126300)以及校國際合作專項資助,以華中科技大學環境科學與工程學院為第一完成單位,張延榮教授為通訊作者,2018級直博生孫明輝為第一作者。Applied Catalysis B: Environmental致力于能源及環境領域原創、高影響催化過程的發表及傳播,2018年影響因子為14.2。

    這也是近3年來張教授團隊在Applied Catalysis B: Environmental期刊上發表的第4篇有關光催化高水平研究成果,前三篇分別于2018、20192020年發表(X. Wang, M. Sun, M. Murugananthan, Y. Zhang, L. Zhang, Electrochemically self-doped WO3/TiO2 nanotubes for photocatalytic degradation of volatile organic compounds, Appl. Catal. B: Environ. 260 (2020); Z. Zhu, H. Pan, M. Murugananthan, J. Gong, Y. Zhang. Visible light-driven photocatalytically active g-C3N4 material for enhanced generation of H2O2. 232 (2018) 19-25.Z. Wang, M. Murugananthan, Y. Zhang, Graphitic carbon nitride based photocatalysis for redox conversion of arsenic(III) and chromium(VI) in acid aqueous solution, Applied Catalysis B: Environmental (2019).)。張延榮研究團隊也致力于碳材料在環境中的應用研究,團隊連續在國際知名期刊如Environmental Science & Technology2019年,IF=7.2),Journal of Hazardous Materials2019年,IF=7.6),Carbon2018年及2019年,IF=7.5),及Environmental Pollution2018年,IF=5.7)等發表研究成果。

    該工作基于課題組前期關于還原態自摻雜TiO2納米管光催化材料的研究工作(W. Liao, J. Yang, H. Zhou, M. Murugananthan, Y. Zhang, Electrochim. Acta, 136 (2014) 310-317.,H. Zhou, Y. Zhang, J. Phy. Chem. C, 118 (2014) 5626-5636.(被引151次))和(X. Wang, M. Sun, M. Murugananthan, Y. Zhang, L. Zhang, Electrochemically self-doped WO3/TiO2 nanotubes for photocatalytic degradation of volatile organic compounds, Appl. Catal. B: Environ. 260 (2020)),研究發現R-WO3/TiO2材料雖然在紫外光下具有良好的VOCs去除能力,但是在可見光下去除效率顯著下降且性能會出現明顯劣化,主要是因為引入的氧空位被強氧化性的羥基自由基所氧化破壞。在本研究中通過旋涂法將BiVO4引入,再利用簡單的電化學方法成功引入氧缺陷并得到富表面氧空位的R-BiVO4/WO3/TiO2納米管復合光催化材料。通過PAS、HAADF-STEM、XPSEPR等表征證實了三元材料的成功構建及氧空位的成功引入,而且發現新引入的氧空位主要集中于BiVO4中。將該體系應用在處理揮發性有機污染物甲苯上,憑借復合薄膜中的R-BiVO4組分,將以羥基自由基和光生空穴為主導的固有反應機理轉變為以超氧自由基和空穴為主導的反應,從而提高了氧空位在催化過程中的穩定性。經過文獻查閱比較,R-BiVO4/WO3/TiO2納米管材料是目前已知的去除VOCs效果和穩定性最佳的材料。更重要的是,選擇性引入的表面氧空位成功改善了光催化材料的電子遷移能力以及電子-空穴的嚴重復合,使其光電流密度提高了28倍。這項工作是有關改變固有的催化反應路徑以提高光催化系統中氧空位穩定性的第一份報告,不僅證明了氧空位在改善金屬氧化物半導體材料的光催化活性中的重要作用,而且提出了通過改變反應路徑實現光催化劑高穩定性的策略。



    全文鏈接:

    https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0926337320304768


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