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发布日期:2024-02-22 15:55    点击次数:94
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综述配景

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在多相光催化中,相聚太阳能关于灵验产生可再生动力、减少碳排放和缔造水浑浊至关巨大。在往时的几十年里,东说念主们通过形状学适度、元素掺杂、异质结构建和劣势工程等多种纰谬来晋升光催化剂的内在活性。尽管频年来在谋划高活性光催化剂方面取得了进展,如半导体生物杂化物,有机半导体和等离子体纳米粒子(NPs),但光催化平台的拓荒过甚用于高效太阳能氢(H 2)出产的大限制利用尚未得到很好的探索。为了灵验地扩大光催化的限制,光催化系统的谋划至关巨大。招揽水凝胶行为大孔基质固定光催化剂不错预防催化剂的浸出,加多催化剂负载才气,改善传质。此外,水凝胶基质具有活泼性,不错容纳多样类型的纳米级填充材料,这保证了水凝胶纳米复合材料与多样光催化填充材料的平凡适用性。倒霉的是,传统的水凝胶-光催化剂纳米复合材料相似统一在水中,导致催化性能差。因此,韩国首尔基础科学征询所(IBS)纳米粒子征询中心的Hyeon Taeghwan教化团队提议了一种使用多孔弹性体-水凝胶纳米复合材料的可浮式光催化平台。悬浮纳米复合材料位于空气-水界面,具有高效的光传输、易于气体别离和减少H 2反氧化的特色。

关联后果以“Floatable photocatalytic hydrogel nanocomposites for large-scale solar hydrogen production”为题,发表在《Nature Nanotechnology》(IF= 38.3,JCR一区,中科院1区Top)上。

综述内容

制备的纳米复合材料具有双层结构。表层是由亲水性聚氨酯(HPU)和聚丙二醇(PPG)团聚物以及光催化剂(Pt/TiO 2冷冻气凝胶或Cu-SA/TiO 2 NPs)构成的光催化层。基层由疏导的HPU和PPG骨架团聚物构成复古层,使纳米复合材料保握悬浮景况,使用酒精(EtOH)将光催化层与复古层连合。可飘扬的纳米复合材料将表层光催化层高傲在水面之上,既能以最小的水致光衰减高效地传递光,又能放肆别离生成的H 2气体。催化层顶部的疏水二氧化硅气凝胶通过增强纳米复合材料的名义张力,最大放弃地晋升了可浮性,并减少了下千里的契机。此外,高度耐用的弹性体-水凝胶(HPU-PPG)复合材料不错万古辰固定光催化剂并保握活性。由于反映物(H 2O)和生成物(H 2)的质料流由下朝上,可浮性纳米复合材料故意于气体别离,扼制H 2的反氧化。纳米复合材料的高孔隙率和亲水性也在为光催化剂提供容易赢得水的路线方面阐扬了纰谬作用。在空气-水界面处的纳米复合材料具有高效的光传输,易于给水和瞬时气体别离的特色。因此,即使莫得强制对流,Pt/TiO 2冷冻气凝胶也不错达到163 mmol h -1 m -2的高析氢速度。当在1平常米的面积上制造并加入经济上可行的单原子Cu/TiO 2光催化剂时,纳米复合材料在当然光下每天产生79.2mL的氢气。此外,在海水和高浑浊水中的恒久踏实制氢和聚对苯二甲酸乙二醇酯的光重整标明,纳米复合材料具有行为一种买卖上可行的光催化系统的后劲。

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综述数据

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图1.可浮性光催化纳米复合材料概括。

图2 .纳米复合材料的材料谋划与表征。

图3.纳米复合材料氢气产率。

下注

图4.纳米复合材料的本体利用。

https://www.nature.com/articles/s41565-023-01385-4

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