全球經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展伴隨著資源消耗和環(huán)境污染的不斷增加,，特別是工業(yè)中廣泛使用的一些化學(xué)物質(zhì)如雙酚A(BPA)等，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重威脅,。這促使我們尋找綠色可持續(xù)的先進(jìn)技術(shù)來處理工業(yè)廢水中的有害物質(zhì),。傳統(tǒng)光催化技術(shù)往往僅限于紫外-可見光(UV-Vis)范圍,。紅外光(NIR)能量占太陽光能量的50%以上，并且具有比UV-Vis更高的組織穿透能力和更低的光毒性,，因而利用NIR光催化降解,，開發(fā)近紅外光催化劑成為改善光催化技術(shù)的必然選擇，對于能源和環(huán)保都具有重要意義,。為確保在實(shí)際應(yīng)用中能夠取得可觀的效果,，新催化劑在UV-Vis-NIR范圍內(nèi)表現(xiàn)出色的同時(shí)，還要具備高度選擇性和穩(wěn)定性,。
近日,，材料學(xué)部先進(jìn)材料計(jì)算與設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在全光譜光催化方面取得研究進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)通過電紡技術(shù)合成了系列一維MWO4 (M=Mn, Co和Cd)全光譜光催化劑,，并實(shí)現(xiàn)對其結(jié)構(gòu)的精確控制。通過紫外-可見-近紅外漫反射光譜對這些催化劑進(jìn)行了詳盡的表征,，展示了它們在不同波長范圍內(nèi)(200-2000 nm)的光吸收特性,。同時(shí)通過離子躍遷機(jī)制和密度泛函理論的深入分析，進(jìn)一步揭示了催化劑在UV-Vis區(qū)域和NIR區(qū)域光吸收機(jī)制的內(nèi)在原理,，為其在全光譜光催化反應(yīng)中的作用機(jī)制提供了重要的理論支持,。
圖1 MnWO4、CoWO4和CdWO4樣品 (a) 在200 nm至2000 nm范圍內(nèi)的DRS光譜,，以及在800至2000 nm范圍內(nèi)的放大圖像（插圖）,，(b) Tauc圖，(c) 模特肖特基圖,，以及 (e-f) DOS圖,。(g-i) Mn2+、Co2+和Cd2+的3d電子構(gòu)型圖,。
相關(guān)研究成果以“Efficient Wide-spectrum One-dimensional MWO4 (M=Mn, Co, and Cd) Photocatalysts: Synthesis, Characterization and Density Functional Theory Study”為題在國際期刊《Journal of Colloid and Interface Science》（中科院I區(qū),，TOP期刊，IF：9.9）上在線發(fā)表。齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）材料學(xué)部2021級研究生韓若婷為第一作者,，盧啟芳教授和郭恩言副教授為共同通訊作者,。該研究得到山東省自然科學(xué)基金和濟(jì)南市人才發(fā)展專項(xiàng)資金項(xiàng)目等的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.02.132
