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最新一篇JACS光催化论文赏析，欢迎大家一起来讨论~
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分享一篇华中师范大学，Zhang Lizhi（张礼知）教授新出的一篇JACS通讯，关于晶面控制BiOCl的光催化性能。 BiOCl这种光催化材料在最近几年有不少人研究过，比如上师大的李和兴教授，他和卢云峰教授强强联合，发了不少牛论文，很多都和光催化有关，其中就有BiOCl空心材料。另外，山大的黄柏标教授（Chem. Eur. J. 2011, 17, 9342 – 9349），武大的Zan Ling（Chem. Commun., 2011, 47, 6951–6953），都有所涉猎。BiOCl制备非常简单，而且原料易得，只需要在硝酸铋的前驱体加入KCl，NaCl，水热，溶胶-凝胶法后就可以制得。不过比较可惜的是BiOCl带隙比较大，只能吸收紫外光，所以对它还需进一步改性才能变成可见光催化材料（比如：Scripta Materialia 56 (2007) 669–672）。 晶面控制光催化性能一直以来都是非常引人入胜的科研方向，如果能很好的控制和暴露高能晶面，那一般都能获得很好的催化效果，加以详细研究的话就能发好论文了。澳洲的Max. Lu当年就有一篇Nature把TiO2的晶面控制得异常完美(Nature 453, 638-641 )，东京大学的Domen也做过类似的研究，比如在TiO2或者其它光催化材料不同的晶面上负载PtNPs，看看哪个晶面负载是最好的，还有叶金花教授用非常简单的方法制备了晶面控制的Ag3PO4，已经在JACS上报道了（JACS，卷: 133 期: 17 页: 6490-6492）。 当然，除了光催化，其它催化，比如CO氧化，醇的选择性氧化，电催化等等，都可以把晶面控制得很好的材料加以应用。最近李亚栋院士就有一篇Angew的综述专门讲这方面应用的（Catalysis Based on Nanocrystals with Well-Defined Facets；DOI: 10.1002/anie.201102619）。李院士在材料的合成方面，是大师级别的，所以有人开玩笑说，可惜啊，到去年才评上院士，其实早该上的。从前几年开始，李院士就把他的材料广泛的应用于催化了，也出了好多成果，其中也有光催化的，比如Au/ZnO材料已经发到了JACS上（Au-ZnO Hybrid Nanopyramids and Their Photocatalytic Properties； JACS，卷: 133 期: 15 页: 5660-5663），可谓牛刀小试。 现在回到BiOCl这篇论文上来，初一看，觉得这篇论文好像没有什么了不起，因为现在光催化一般都要往可见光催化上靠的，而BiOCl只能被UV激发，竟然发了这么好的论文，有点想不通。再仔细一看，就看出好东西来了。首先，制备的BiOCl材料主要暴露的是{001} 和{010}晶面，这样一来，就能很好的研究这两者究竟哪个晶面有利于光催化了；然后，看下图：  在紫外光照下降解MO（图左），001晶面明显优于010，可是在可见光下（图右），001反而不如010，原因何在？再看下图：  结果显示，BiOCl是一种层状材料，[Bi2O2] slabs interleaved with double slabs，这样就导致了内静电场垂直于[Bi2O2] slabs and halogen anionic slabs，所以一旦紫外光激发了BiOCl，形成电子-空穴对，载流子在001晶面上就可以迅速的分离，因为输送距离很短，就不容易复合了嘛！这个道理很简单，所以紫外光下001晶面的催化效果要好于010晶面。 对于可见光催化，催化机理就不一样了，这就牵扯到染料敏化了。BiOCl有可见光催化效果，就是因为MO的敏化，在这个过程中，没有电子-空穴对产生，但是被可见光激发的染料会把电子注入BiOCl的导带上，然后和分子氧发生反应，生成活性氧物种，进一步发生氧化反应。因此，在可见光催化过程中，染料的吸附尤为关键。结果表明011晶面对MO的吸附要远远好于001晶面，这是因为[001] facet is terminated by oxygen atoms，所以001晶面带了负电，MO也带负电，相互排斥，所以001晶面不容易吸附MO，同时，010晶面有很多open channel，这样就增加了MO吸附的位点。如此一来，就导致了010晶面的可见光催化效果要优于001晶面。 当然，这篇论文还有别的一些亮点，希望大家都能参与讨论，我就说到这里了。有什么地方说的不对，希望大家不要犹豫，尽情拍砖。个人觉得，现在光催化这个领域发展的不是很好，大家一定要有拍砖的精神，才能出好的成果，另外，各位虫友不只对这篇论文发表看法，对光催化这个领域今后的发展，有什么想说的，都可以交流，为了鼓励交流，我发100BB，BB不多，大家尽量不要用纯表回复，多多提议，TKS！[ 来自科研家族 木虫催化 ] [ Last edited by flylrh on 2012-4-11 at 14:15 ] |
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欢迎监督和反馈：小木虫仅提供交流平台，不对该内容负责。
本内容由用户自主发布，如果其内容涉及到知识产权问题，其责任在于用户本人，如对版权有异议，请联系邮箱：xiaomuchong@tal.com - 附件 1 : Synthesis and Facet-Dependent Photoreactivity of BiOCl Single-Crystalline Nanosheets.PDF
2012-03-11 17:32:49, 2.57 M
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小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
flylrh: 回帖置顶 2012-04-24 18:00:40
flylrh: 金币+10, 呵呵，谢谢这位老师的分析！用罗丹明，甲基蓝这些染料的降解来证明光催化剂活性的日子终究会远去的来。现在我们实在需要做更实际的应用，比如您说的多卤代烷烃的降解，还有Cr(VI)的还原等等。您的坚持会收到效果的，祝您的科研能出更多的成果，并能解决实际问题！ 2012-04-24 18:06:59
小木虫: 金币+5, 回帖也精彩 2013-08-01 21:21:47
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
flylrh: 回帖置顶 2012-04-24 18:00:40
flylrh: 金币+10, 呵呵，谢谢这位老师的分析！用罗丹明，甲基蓝这些染料的降解来证明光催化剂活性的日子终究会远去的来。现在我们实在需要做更实际的应用，比如您说的多卤代烷烃的降解，还有Cr(VI)的还原等等。您的坚持会收到效果的，祝您的科研能出更多的成果，并能解决实际问题！ 2012-04-24 18:06:59
小木虫: 金币+5, 回帖也精彩 2013-08-01 21:21:47
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关于目前的光催化，我也有点自己的看法。目前很多的光催化论文倾向于新颖的结构，漂亮的形貌，新奇的表征手段，但在应用上，仅应用于甲基橙，甲基蓝，罗丹明之类的染料降解。可以说，这类染料是非常容易降解的，个人认为实在是很难体现一个材料优异的光催化特性。 如果要降，就选点有意义的，不说那些结构对称的多卤带烷烃了，单是多氯代芳香族化合物，大家看看文献上有几个催化剂能降解的？ 前天我的学生还和我说，老师，为什么我们要选这么难的有机物来降解，我看很多人发的档次很高的文章，都是做做形貌，然后做下罗丹明之类的物质就行了，我们不行吗？ 我说，还是做点有用的吧 我想我这个人可能有点迂腐了，我想做点有意义，方便好用的光催化剂，现在看来，倒是难为学生了。 可能过不了多久，我就不搞这个考研了，没什么意义，被催着，赶着发SCI，浪费国家的钱做些无用功。 呵呵，乱说话了哈。 |
121楼2012-04-24 17:55:19
2楼2012-03-11 18:36:45
★ ★
flylrh(金币+1): 谢谢参与
flylrh(金币+1): 按我的理解，对于不同的反应，对于晶面是有选择性的，谁好谁坏还得用实验说话，相关文献你可以先看李亚栋院士那篇Angew综述，在我这帖子中有提及 2012-03-11 19:54:18
flylrh: 回帖置顶 2012-03-13 09:50:28
flylrh(金币+1): 谢谢参与
flylrh(金币+1): 按我的理解，对于不同的反应，对于晶面是有选择性的，谁好谁坏还得用实验说话，相关文献你可以先看李亚栋院士那篇Angew综述，在我这帖子中有提及 2012-03-11 19:54:18
flylrh: 回帖置顶 2012-03-13 09:50:28
| lz说的挺好的，我想问一个问题啊，关于暴露晶面催化选择性的文章现在很多，但是为什么那个晶面就是好呢？比如CeO2的CO氧化，TiO2光催化，以及其他的各种形状的贵金属 colloidal Nanoparticlle就不说了，lz有没有相关的文献将具体为什么暴露某个晶面就好的文章么？我对这方面也挺感兴趣的~ |
5楼2012-03-11 19:22:49
8楼2012-03-11 19:59:25
简单回复
vividz4楼
2012-03-11 19:18
回复
flylrh(金币+1): 谢谢参与
