MC鎂瑞臣論文獎勵丨南京航空航天大學：方帆憑借使用我們MC鎂瑞臣的產品，發表了最新光催化全解水的研究成果！
發表期刊：Applied Catalysis B: Environmental
第一作者：方帆
通訊作者：葉金花、常焜
發表單位：南京航空航天大學 材料科學與技術學院
實驗方向：光解全解水
影響因子：24.319
Understanding targeted modulation mechanism in SrTiO3 using K+ for solar water splitting
利用鉀離子對太陽能水分解鈦酸鍶晶體靶向調制機制的理解
在SrTiO?上同時應用面心和缺陷工程對于提高光催化活性至關重要，而Sr?+空位有助于增強A位的調制能力，從而設計缺陷工程。在此，我們結合先進的表征方法與密度泛函理論，闡明了K調制面心和缺陷在SrTiO?納米顆粒中的起源，進而影響整體水分解過程中的光催化活性。我們發現K?CO?與不同面心之間的結合強度差異導致了非等效面心的暴露。基于面心工程，我們證明了K摻雜過程包括填充和替代過程，最低的缺陷濃度出現在它們的交界處，并且在{100}和{110}面心之間存在最大的表面能帶彎曲度。優化后的3%K摻雜SrTiO?復合材料具有與最先進催化劑相當的內在活性。這項工作為合理設計高性能SrTiO?基光催化劑提供了重要的理論指導。
論文第一作者為：方帆
論文通訊作者為：葉金花、常焜
幾十年來，人們在太陽能驅動的光催化水分解生產可再生氫氣方面做出了許多努力 ，特別是，以化學計量比將光催化H 2 O轉化為H2和O2使用顆粒光催化劑的2：1方法已引起廣泛關注[5-9] 由于其可擴展性和生產可再生氫氣的經濟可行性。在顆粒光催化劑中，SrTiO 3（3.2 eV）作為一種宿主半導體材料，在水解反應中被廣泛使用，但尚未有應用潛力對促進整體光催化水分解反應的SrTiO3基納米復合材料進行機理研究，可以推動其他相關反應的快速發展。以改性單晶SrTiO?納米顆粒和設計共催化劑為核心的策略，在生產高性能基于SrTiO?的光催化劑用于整體水分解方面已證明有效。對于共催化劑的設計，Rh/Cr?O?作為氫氣析出反應（HER）共催化劑，CoOOH作為氧還原反應（OER）共催化劑已被報道為最優選擇。
本文所用設備
1.催化劑制備：主要利用助熔劑采用熔鹽法制備K摻雜SrTiO3納米顆粒。首先將將商業SrTiO3納米顆粒與K2CO3按照化學計量比混合，同時加入上述混合物15倍質量的SrCl2·6H2O，并加入無水乙醇在研缽中濕法研磨30分鐘，干燥后收集樣品防止剛玉坩堝在馬弗爐中1423 K溫度下煅燒15小時。其中K+的摻雜量分別為1% 、2%、3%、4%和5% (摩爾比)，主要研究K+摻雜對SrTiO3光催化劑性能的調控機制。采用分步光沉積法依次沉積0.1 wt% Rh，0.05 wt% Cr2O3和0.05 wt% CoOOH，其中3%K-STO處于填充和替換的分界點，此時缺陷濃度最低，性能最佳，達到1.87 mmol·h−1 (H2)和0.91 mmol·h−1 (O2)。
2.催化劑性能測試：采用北京鎂瑞臣有限公司設計的封閉式氣體循環智能化測試系統(如圖所示)。將40 mg粉體催化劑加入80 mL純水中，放置光催化反應裝置超聲分散，并接入封閉式氣體循環測試系統，采用300 W氙燈(>300 nm, 鎂瑞臣有限公司)照射，產出氣體定時智能采樣進入色譜分析，從而獲得光催化劑純水全分解的性能。
總之，通過在SrTiO?納米顆粒中引入K摻雜，同時實現了面和缺陷工程。先進的表征和DFT計算用于研究非等效面的形成起源、鈣鈦礦中的摻雜 機制以 及面和 缺陷工 程對光 催化活 性的協 同效應 。我們 發現，K?CO?與不同面之間的結合強度差異導致了{100}、{110}和{111}面在煅燒過程中的生長速率差異，這是非等效面暴露的原因。此外，摻雜過程包括填充和替代過程，而這兩個過程的交點處缺陷濃度最低，從而實現了光生載流子的最大分離效率。光催化活性與K摻雜含量之間的相關性表明，同時實現面工程和缺陷工程優化是促進整體水分解反應的關鍵。我們關于非等效面形成機制和缺陷工程機制的研究提供了意義。為設
計和開發高性能光催化劑提供指導。
Coupled visible-light driven photocatalytic reactions over porphyrin-based MOF materials.
影響因子：24.319
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