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李教授团队在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》发表有关工业高钛矿渣绿色可持续应用的论文

苏州科技大学材料科学与器件研究院李教授研究团队一直从事光分解水等新能源领域的研究。近日,以谢佳乐为第一作者,李教授指导并为通讯作者的科学论文,在“绿色可持续科学与技术领域”顶尖期刊《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》(期刊影响因子为5.951)上发表。

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论文题为“Hydrothermally Treating High-Ti Cinder for a Near Full-Sunlight-Driven Photocatalyst toward Highly Efficient H2 Evolution”(链接网址:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.7b04756 ,在高钛矿渣绿色可持续应用方面取得突破性进展。将工业废弃物——高钛矿渣进行绿色处理,应用于光解水制氢,实现附加值提升;相对于常规P25 TiO2,合成的MnFeSiAlS等多种元素掺杂的HiTiO2将光解水产氢速率提高了3.8倍,且该材料具有优异的稳定性和重复性,有望实现大量制备并应用于如空气净化、环保涂料等环保领域。

氢能是绝对清洁的能源,氢能利用技术是十大旨在引领我国能源科技发展、造就中国特色新型能源工业、满足经济社会发展需求的重要技术方向之一。氢能利用技术的首要关键科学和技术问题是,发展高效、清洁和低成本的产氢技术。光解水制氢是一种具有潜力和可靠的制氢技术,其装置非常简单,成本低廉。然而,由于量子效率很低和未能有效利用可见光,光解水制氢的转换效率还是非常低。TiO2是公认为良好的光催化半导体材料,其具有高化学稳定和强氧化性等优点。但是,TiO2仅能够利用太阳光4-5%的紫外光部分,而太阳光的大部分能量位于可见光区域,因此,研发一种可见光分解水催化剂能够大大提升太阳能利用效率。

高钛矿渣是一种富含钛的工业废弃物,其大量堆放不仅占用土地,还会污染自然环境。高钛矿渣的合理利用关系到矿业的供给侧改革,也关系到“青山绿水”中国梦的实现。在该项研究中,创造性地将高钛矿渣纳米化处理成高比表面积和近全光谱吸收的可见光活性材料。该活性材料表现出了优异的光解水制氢性能,包括催化活性、稳定性和可重复性。即使在没有牺牲试剂情况下,该活性材料也可用于光解水制氢。深入研究发现,金属和非金属多元素掺杂能够显著地提高全太阳光谱的吸收,抑制电荷复合和降低反应能,并能提高材料亲水性。此项研究具有重要的战略意义,该活性材料还可用于室内空气净化、环保涂料、防雾化玻璃、太阳能存储等新兴环保领域。


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