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华中师大张礼知教授课题组在卤氧化铋方面的研究工作大合集——纳米合成及其光催化
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最近几年，华中师范大学张礼知教授课题组致力于卤氧化铋系列光催化剂的研究，主要包括卤氧化铋的形貌调控、晶面设计、内电场调控、异质结构筑、脱卤掺杂、表面功能化、等离子修饰以及分子氧活化等方面的研究。目前该课题组已在卤氧化铋领域取得了不错的研究成果，相关研究成果已经在JACS、EST、Nanoscale、JPCC等国际核心期刊发表。 以下是该课题组的一些研究成果 1、形貌调控 a、一维纳米带。利用水热诱导的方法，通过强碱结构指导和离子取代反应，合成出了Bi12O17Cl2纳米带。Bi12O17Cl2是一种非常规计量比的可见光响应的卤氧化铋光催化剂，可以有效地吸收大约520nm的可见光。该催化剂可以在可见光下有效地选择性氧化苯甲醇到苯甲醛，选择性搞到99%，转化率极高。相关工作发表于Applied Catalysis B上。 b、二维纳米片。纳米片应该是卤氧化铋最容易调控合成的结构，但是暴露不同晶面的纳米片却很困难，并且棱角分明的更难达到。该课题组通过极其简单的水热反应以及pH调控，实现了纳米片暴露的晶面从{001}到{010}的转变，并且形状规整均一。相关工作已于2012年发表于JACS上，在两年的时间内已被引用了121次（谷歌学术搜索），小木虫上已有网友对其点评（http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=4231017）。 c、三维微米球。这个研究工作应该是张老师课题组在卤氧化铋方面的开山之作，当时发表于JPCC上。通过非水溶剂热的方法，在乙二醇的体系下，合成出了形貌完整均一的BiOCl、BiOBr、BiOI的微米球，为卤氧化铋纳米结构的合成提供了新思路，到目前为止，已被引用了384次（谷歌学术搜索）。 2、晶面设计 a、在pH=1的条件下，暴露{001}晶面的BiOCl纳米片可以获得。这是因为{001}晶面是氧原子暴露；相对于{010}和{100}晶面，{001}晶面是高能面，而pH=1的时候，水溶液中的氢离子可以有效吸附在{001}晶面的氧原子上，抑制BiOCl沿着（001）晶向生长，从而可以得到高暴露{001}晶面的BiOCl纳米片。 b、在pH=6的条件下，可以调控合成出暴露{010}晶面的BiOCl纳米片。因为在碱性条件下，氢氧根离子可以减少体系中的氢离子浓度，从而降低氢离子对{001}晶面氧原子的吸附作用，按照晶体生长表面能最小化的原则，暴露{010}晶面的BiOCl纳米片可以获得。 3、内电场调控 a、控制晶面暴露方向来有效利用内电场。在卤氧化铋中，【X-Bi-O-Bi-O-X】层沿着（001）方向堆积，带有正电荷的【BiO】层和带有负电荷的【X】层可以诱导产生沿着（001）方分布的内电场，这个内电场可以加速光生电子空穴对的分离和转移。暴露{010}晶面的BiOCl纳米片可以有效利用内电场沿着（001）方向分布这一优势，实现体相光生载流子沿着（001）方向的有效分离。 b、通过控制晶面暴露含量还调控内电场强度。相关内容已在前边的小木虫帖子里边进行了分享和降解（http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7080799）。 4、脱卤掺杂 对于卤氧化铋来说，在碱性的生长环境中，溶液中的氢氧根离子可以取代卤氧化铋晶格中的卤离子，1:1:1的卤氧化铋会发生晶相转变，生长为非常规计量比的卤氧化铋。 5、异质结构筑/表面功能化/等离子修饰 该课题组首次把BiOI修饰在TiO2和ZnO上，实现对宽能带半导体的敏化，再者可以构筑界面电场促进光生电荷的分离；用含有碘的离子液体作为碘源和表面有机修饰物，捕获光生电子，提高碘氧化铋空穴主导的光氧化能力；用照射波长依赖的光催化活性证明了等离子共振效应的机理。 6、分子氧活化 {001}晶面容易发生单电子还原，把氧气活化为超氧负离子，而{010}晶面容易进行双电子还原，活化氧气产生过氧根离子。相关讨论可以参考这个帖子http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7083644。 现在为大家提供张老师课题组在卤氧化铋方面研究工作的大合集，欢迎大家一起讨论和交流！  一维纳米带  2.jpg  3.jpg  4.jpg  5.jpg 张礼知教授课题组链接http://klpcb.ccnu.edu.cn/subject/zhanglizhi/ [ Last edited by 罗马里奥 on 2015-3-17 at 17:30 ] 补充两篇最近发表的，也可以去以下帖子下载http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=8573914，http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7875210[ Last edited by 罗马里奥 on 2015-4-27 at 20:25 ] 综述文章-Bismuth Oxyhalide Nanomaterials: Layered Structures Meet Photocatalysis http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7875210 华中师大张礼知教授最新BiOCl力作（Advanced Functional Materials）：基于晶面角度来探讨掺杂过程 http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=8573914 通过调控层状结构诱导的内电场强度来增强卤氧化铋的光催化活性 （Bi3O4Cl） http://muchong.com/bbs/viewthread.php?tid=7080799[ Last edited by 罗马里奥 on 2015-4-28 at 17:43 ] |
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