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大连化物所受邀发表宽光谱捕光氮掺杂氧化物材料用于水分解的综述

撰稿: 大连化学物理研究所 发布时间:2022-03-23

  近日,中国科学院大连化学物理研究所太阳能研究部研究员章福祥、中科院院士李灿等人受邀撰写了关于氮掺杂氧化物半导体材料用于光催化水分解的综述性评论文章。

  氮掺杂氧化物是最典型的一类可见光响应光催化材料,其主要原理是通过电负性较小的氮原子部分或全部取代金属氧化物中的氧原子,实现氧化物价态的显著提升,进而拓展氧化物的吸收从紫外至可见光部分。根据氮取代后氧化物的原有结构是否改变,获得的材料主要分氮掺杂氧化物和氮(氧)化物。自2001年首类氮掺杂二氧化钛被报道具有可见光响应以来,一系列具有d0(如:Ti4+、Ta5+、Nb5+等)和d10(如:Ga3+、In3+、Ge4+等)金属基的氮掺杂氧化物被广泛报道具有宽范围可见光捕光和光催化分解水制氢的潜力。

  本综述中,章福祥等系统介绍了氮掺杂氧化物类光催化材料在精准合成、结构调变、表界面调控、全分解水制氢应用等方面的方法和策略,主要介绍了基于氮化动力学增强的新型氮化策略、一步法构筑氮掺杂氧化物的II型异质结构、针对氮掺杂氧化物材料的表界面修饰方法等。此外,作者还对氮掺杂半导体材料未来的发展方向进行了探讨与展望,希望对本领域的研究人员有所启发。

  章福祥等人长期致力于具有宽光谱捕光的氮掺杂氧化物材料设计合成与水分解性能的研究,开发了系列具有较好水分解潜力和捕光带边范围在550至650nm的新材料,并通过表界面改性等,成功地将部分材料用于可见光催化全分解水制氢体系的构筑,显著提升了全分解水制氢效率和拓展了可见光的利用(Angew. Chem., Int. Ed.,2015;Angew. Chem. Int. Ed.,2015;Adv. Mater., 2019;Adv. Mater.,2021;Joule,2018;Nature Communications,2022等)。

  上述工作以“Strategies and Methods of Modulating Nitrogen-Incorporated Oxide Photocatalysts for Promoted Water Splitting”为题,发表在《材料研究评述》(Accounts Materials Research)上。该文章的第一作者是大连化物所鲍云锋博士。以上工作得到国家自然科学基金、科技部等项目的资助。

  文章链接:https://doi.org/10.1021/accountsmr.1c00271