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中国科大在低能耗低成本有机合成技术上取得重要进展

日期:2016-7-14

近日,中国科学技术大学熊宇杰教授课题组基于无机固体精准制备化学,采用晶体缺陷工程,设计出一类具有缺陷态的氧化钨纳米结构,在广谱光照条件下展现出优异的有氧偶联催化性能,有望实现低能耗和低成本的有机化工技术。该成果7月11日在线发表在国际重要化学期刊《美国化学会志》上。
  当今的有机化工体系中,绝大部分催化反应是基于贵金属催化剂的使用,并且依靠石油、煤炭的燃烧所驱动,存在催化剂材料成本高、能耗高等缺点。而金属氧化物具有低成本等优点,并且展现出光催化活性,是一类理想的催化材料。然而,金属氧化物在氧分子活化体系中的表现却不尽如人意,无法有效俘获太阳能并将之传递给氧分子。
  熊宇杰课题组针对该挑战,设计出一类具有精准可控氧空位缺陷态的氧化钨纳米结构。通常金属氧化物的金属原子具有配位饱和的特点,无法通过化学吸附来活化氧分子。而氧空位缺陷的构筑克服了该缺点,促进了光生电子从氧化物催化剂向氧分子的高效转移。另一方面,缺陷态的出现大幅度扩宽了光催化剂的吸光范围,使其在可见光和近红外光区宽谱范围内俘获太阳能。这就实现了太阳能的有效俘获及能量转换传递,解决了氧化物催化剂在光催化有机合成中的瓶颈问题。

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