引入内建电场增强光载流子分离以促进H2的生产
孙培培, 张锦, 宋艳华, 莫曌, 陈志刚, 许晖
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202311001
内建电场被认为是促进电荷迁移和分离,以提高光催化性能的有效驱动因素。本工作通过一步溶剂热法合成了间隙氯和取代氯共掺杂的一维纳米棒Mn0.2Cd0.8S (MCS)。间隙氯和取代氯的掺杂导致MCS纳米棒中的电荷分布不平衡,形成内建电场,有利于提高光生载流子动力学。通过密度泛函理论计算,本研究通过对电子结构、电荷分布和H2吸附/解吸平衡差异的研究,直观地描述了间隙氯和取代氯的掺杂对MCS活性的影响。有趣的是,MCS能带结构的调控主要源于间隙氯的贡献,而取代氯无贡献。同时,取代氯可以进一步促进间隙氯对MCS的H2吸附-脱附吉布斯自由能的优化。最终,0.9 Cl-MCS的H2吸附-脱附吉布斯自由能更有利于H2的产生(1.14 vs. 0.17 eV),光催化产H2活性提高了9倍。本研究为在双金属硫化物光催化剂中构建内建电场提供了有价值的途径。
关键词: 光催化, 产氢, 双金属硫化物, 内建电场, 吉布斯自由能
人工智能革命——重塑化学化工前沿研究与教育的新范式
胡涛, 李先锋, 陶胜洋, 李琳, 赵冠鸿, 张锦, 孟长功
【大学化学】doi: 10.12461/PKU.DXHX202511035
人工智能(AI)技术的迅猛发展,正以前所未有的广度和深度渗透到科学研究的各个领域。化学作为一门承上启下、连接基础与应用的中心科学,正处于这场范式变革的中心。本文旨在系统阐述人工智能对化学化工学科前沿发展与高等本科教育带来的革命性影响。文章将分别从AI在化学化工科学研究前沿(如智能分子设计、智能合成等)中的颠覆性应用、在智能化工专业本科生培养中的作用以及在化学学科教育模式的革新三个维度进行深入探讨,并对未来发展趋势与潜在挑战提出展望。
关键词: AI驱动, 化学化工, 前沿研究, 本科教育
氧空位介导的2D/2D Bi2MoO6/Bi2O2S S型异质结用于高效CO2光还原
殷鸿飞, 洪梦玲, 张锦, 王文涛, 陈伟, 吴国志
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2026.100332
通过光催化高效还原CO2以生产高附加值化学品面临巨大挑战,主要体现在光催化剂的电荷分离与传输动力学以及CO2还原过程的热力学限制上。本研究提出了一种通过原位水热硫化法实现基于氧空位介导的二维/二维Bi2MoO6/Bi2O2S S型异质结的理性设计策略。X射线光电子能谱(XPS)和电子顺磁共振(EPR)测试证实,部分S2−取代[MoO4]2−形成了紧密结合的异质界面并诱导产生氧空位。密度泛函理论(DFT)计算表明,氧空位介导的Bi2MoO6/Bi2O2S S型异质结能显著降低*COOH形成这一决速步骤的能垒,从而优化CO2光还原热力学过程。实验结果表明,Bi2MoO6/Bi2O2S异质结(特别是BMOS5)具有最高的CO产率,达到11.01 μmol g−1 h−1,分别是纯相BMO和BOS的2.82倍与3.40倍。通过原位XPS、能带边缘测定及DFT计算,验证了S型电荷转移路径。这些研究结果为开发具有可调节缺陷的高性能S型异质结以实现太阳能驱动的二氧化碳还原提供了可行的途径。
关键词: S型异质结, 二氧化碳光还原, 电荷分离与转移动力学, 密度泛函理论

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