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The design and fabrication of TiO_(2)/Bi_(4)O_(5)Br_(2)step-scheme heterojunctions for the photodegradation of gaseous hydrogen sulfide:DFT calculation,kinetics,pathways,and mechanisms
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作者 Baofei Hao Younes Ahmadi +3 位作者 Jan Szulejko Tianhao Zhang Zhansheng Lu Ki-Hyun Kim 《Chinese Journal of Catalysis》 2025年第1期282-299,共18页
It is a challenging task to efficiently convert deleterious hydrogen sulfide(H_(2)S)into less harmful products such as SO_(4)^(2-)species.In an effort to address such issue,a step-scheme(S-scheme)heterojunction photoc... It is a challenging task to efficiently convert deleterious hydrogen sulfide(H_(2)S)into less harmful products such as SO_(4)^(2-)species.In an effort to address such issue,a step-scheme(S-scheme)heterojunction photocatalyst has been built by concatenating TiO_(2)(P25)and ultrathin Bi_(4)O_(5)Br_(2)into TiO_(2)/Bi_(4)O_(5)Br_(2)(namely,x-TB-y:x and y denote the molar ratio of TiO_(2):Bi_(4)O_(5)Br_(2)and pH value for solution-based synthesis,respectively)via in-situ hydrothermal method.The S-scheme charge transfer pathway in TB is confirmed by electron spin resonance and band structure analysis while experimental data and density functional theory calculations suggest the formation of an internal electric field to facilitate the separation and transfer of photoinduced charge carriers.Accordingly,the optimized heterojunction photocatalyst,i.e.,5-TB-9,showcases significantly high(>99%)removal efficiency against 10 ppm H_(2)S in a 17 L chamber within 12 minutes(removal kinetic rate r:0.7 mmol·h^(-1)·g^(-1),specific clean air delivery rate SCADR:5554 L·h^(-1)·g^(-1),quantum yield QY:3.24 E-3 molecules·photon^(-1),and space-time yield STY:3.24 E-3 molecules·photon^(-1)·mg^(-1)).Combined analysis of in-situ diffuse reflectance infrared Fourier transform adsorption spectra and gas chromatography-mass spectrometry allows to evaluate the mechanisms leading to the complete degradation of H_(2)S(i.e.,into SO_(4)^(2-)without forming any intermediate species).This work demonstrates the promising remediation potential of an S-scheme TiO_(2)/Bi_(4)O_(5)Br_(2)photocatalyst against hazardous H_(2)S gas for sustainable environmental remediation. 展开更多
关键词 H_(2)s removal Photocatalysis s-scheme heterojunction RECYCLABILITY
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生物炭改性TiO_(2)锐钛矿-金红石相S型同质结的构建及其光催化降解四环素研究
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作者 安明泽 张兵兵 +4 位作者 杨照 陈蔚洁 王盛 薛斌 秦舒浩 《功能材料》 北大核心 2025年第2期2167-2178,共12页
构建具有高效电荷迁移效率和丰富活性位点的梯形(S型)同质结光催化剂是提升光催化性能的一种有效途径。研究采用典型的水热结合热解法制备了一系列生物炭改性TiO_(2)锐钛矿-金红石相S型同质结催化剂(TBC)。催化剂结构表征和原位XPS测试... 构建具有高效电荷迁移效率和丰富活性位点的梯形(S型)同质结光催化剂是提升光催化性能的一种有效途径。研究采用典型的水热结合热解法制备了一系列生物炭改性TiO_(2)锐钛矿-金红石相S型同质结催化剂(TBC)。催化剂结构表征和原位XPS测试结果表明,优化条件下的TBC550催化剂主要由生物炭和TiO_(2)锐钛矿与金红石相组成,与之构建的TiO_(2)锐钛矿与金红石相S型同质结可促进光生载流子通过生物炭、锐钛矿-金红石的界面进行转移。同时,当光照射在TBC550催化剂界面上时,在内置电场、带边弯曲和库仑力的协同作用下,促进了氧化能力的光生电子与还原能力的光生空穴复合,抑制了氧化能力的光生空穴与还原能力的光生电子转移,进而使电子和空穴具有较高的氧化还原能力。此外,在紫外、可见和模拟太阳光照射下,TBC550催化剂对四环素(TC)水溶液的光催化降解率分别为96.5%、78.3%和89.1%,且5次循环后仍保持良好的稳定性。研究工作可以丰富我们对新型S型同质结光催化剂的认识,为未来使用太阳能驱动光催化降解环境中的污染物提供一种有前景的策略。 展开更多
关键词 生物炭 TiO_(2)锐钛矿-金红石相 s型同质结 光催化降解 四环素
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REMARKS ON BOUNDS ON THE DISCREPANCY OF APPROXIMATE SOLUTIONS CONSTRUCTED BY GODUNOV'S SCHEME
3
作者 王靖华 《Acta Mathematica Scientia》 SCIE CSCD 1989年第4期437-452,共16页
The bounds on the discrepancy of approximate solutions constructed by Gedunov's scheme to IVP of isentropic equations of gas dynamics are obtained, Three well-knowu results obtained by Lax for shock waves with sma... The bounds on the discrepancy of approximate solutions constructed by Gedunov's scheme to IVP of isentropic equations of gas dynamics are obtained, Three well-knowu results obtained by Lax for shock waves with small jumps for general quasilinear hyperbolic systems of conservation laws are extended to shock waves for isentropic equations of gas dynamics in a bounded invariant region with ρ=0 as one of boundries of the region. Two counterexamples are given to show that two iuequalities given by Godunov do not hold for all rational numbers γ∈(1, 3]. It seems that the approach by Godunov to obtain the forementioned bounds may not be possible. 展开更多
关键词 TE REMARKs ON BOUNDs ON THE DIsCREPANCY OF APPROXIMATE sOLUTIONs CONsTRUCTED BY godunovs scheme
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PANI诱导ZnO@ZnWO_(4)构建双S型异质结用于光催化CO_(2)还原
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作者 李跃军 曹铁平 孙大伟 《分子催化(中英文)》 北大核心 2025年第1期65-75,I0003,共12页
以ZnO和ZnWO_(4)为代表的Zn基半导体材料是目前广泛研究的光催化剂,然而其存在电子-空穴对易复合和导带电位偏高等结构问题,致使其不具备光催化CO_(2)还原活性.本文以静电纺丝技术制备的具有特定形态聚苯胺(PANI)纤维作为复合单元,硝酸... 以ZnO和ZnWO_(4)为代表的Zn基半导体材料是目前广泛研究的光催化剂,然而其存在电子-空穴对易复合和导带电位偏高等结构问题,致使其不具备光催化CO_(2)还原活性.本文以静电纺丝技术制备的具有特定形态聚苯胺(PANI)纤维作为复合单元,硝酸锌为锌源,氢氧化钠和氨水为矿化剂,成功制备了ZnO@ZnWO_(4)/PANI复合纤维光催化材料.采用X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)和光致发光光谱(PL)等对复合纤维材料的物相组成、微观形貌和光电性能等进行表征.通过电子顺磁共振和光催化性能测试,确定ZnO@ZnWO_(4)/PANI形成的双S型异质结,不仅促进了光生电子-空穴对的有效分离,而且降低了ZnO@ZnWO_(4)的还原电位,并具有光催化CO_(2)还原活性.模拟太阳光照3 h,CH4和CO的生成速率分别达到11.88和3.02μmol∙g^(−1)∙h^(−1). 展开更多
关键词 s型异质结 聚苯胺 复合纤维 光催化CO_(2)还原
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五阶FD-WENO格式和二阶Godunov格式MUSCL的数值测试与定量比较 被引量:2
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作者 杨水平 李寿佛 +2 位作者 屈小妹 张瑗 刘玉珍 《湘潭大学自然科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期8-12,共5页
研制了用5阶FD-WENO格式(WENO5)及2阶Godunov格式(MUSCL)求解双曲守恒律组的应用软件.通过求解若干Riemann问题及较复杂的一维激波相互碰撞问题对这些软件进行测试和定量比较,发现对于Sod Riemann问题,两种格式都易于算出具有较高精度... 研制了用5阶FD-WENO格式(WENO5)及2阶Godunov格式(MUSCL)求解双曲守恒律组的应用软件.通过求解若干Riemann问题及较复杂的一维激波相互碰撞问题对这些软件进行测试和定量比较,发现对于Sod Riemann问题,两种格式都易于算出具有较高精度和较高分辨率的数值结果. 展开更多
关键词 WENO格式 godunov格式 双曲守恒律组
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NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结的制备及光催化产氢性能增强机制 被引量:10
6
作者 李艳 李卓 刘恩周 《聊城大学学报(自然科学版)》 2023年第2期1-10,共10页
首先通过水热法制备得到NiMoO_(4)·x H_(2)O前驱体,再经高温煅烧得到NiMoO_(4)纳米棒,最后通过超声混合及溶剂蒸干处理将NiMoO_(4)与ZnIn_(2)S_(4)复合构建了NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结光催化剂。研究结果表明,NiMoO_... 首先通过水热法制备得到NiMoO_(4)·x H_(2)O前驱体,再经高温煅烧得到NiMoO_(4)纳米棒,最后通过超声混合及溶剂蒸干处理将NiMoO_(4)与ZnIn_(2)S_(4)复合构建了NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4)S-scheme异质结光催化剂。研究结果表明,NiMoO_(4)质量分数为10.7%时,复合材料(10.7-NiMoO_(4)/ZnIn_(2)S_(4))具有较好的载流子分离效率,较低的界面电荷转移阻力和较大的电化学活性面积。在300 W氙灯照射下,其产氢速率可达29.04 mmol·g^(-1)·h^(-1),约为单体ZnIn_(2)S_(4)(5.58 mmol·g^(-1)·h^(-1))的5.20倍。自由基捕获实验及能带结构分析表明,NiMoO_(4)和ZnIn_(2)S_(4)之间形成了S-scheme电荷转移机制,不仅促进了载流子的分离与迁移,而且保留了较强的氧化还原能力。此外,NiMoO_(4)的引入提高了异质结的电化学活性面积,以上因素协同提高了体系的光催化析氢性能。 展开更多
关键词 NiMoO_(4) ZnIn_(2)s_(4) s-scheme异质结 光催化产氢
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S型异质结光催化剂ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3)的构筑及光催化还原CO_(2)性能 被引量:1
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作者 刘平 朱成才 +1 位作者 李艳阳 要红昌 《无机化学学报》 SCIE CSCD 北大核心 2024年第1期197-208,共12页
通过在WO_(3)纳米片表面负载ZnFe_(2)O_(4)纳米颗粒,构建了一系列S型异质结光催化剂ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3),并研究了其光催化CO_(2)还原性能。在没有助催化剂和牺牲剂的条件下,所制备的ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3)复合材料可对CO_(2)与水蒸汽... 通过在WO_(3)纳米片表面负载ZnFe_(2)O_(4)纳米颗粒,构建了一系列S型异质结光催化剂ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3),并研究了其光催化CO_(2)还原性能。在没有助催化剂和牺牲剂的条件下,所制备的ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3)复合材料可对CO_(2)与水蒸汽进行光催化反应。优化后的材料光照5 h后CO_(2)还原产物CO和CH_(4)的产量分别为7.87和4.88μmol·g^(-1)。相对于单相组分,CO和CH_(4)的产量明显提高。光催化活性的提高,归因于ZnFe_(2)O_(4)和WO_(3)异质结的形成以及光生载流子的S型电荷传输模式。 展开更多
关键词 CO_(2)还原 光催化活性 ZnFe_(2)O_(4)/WO_(3) 异质结 s型电荷传输模式
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S-scheme ZnO/MoS_(2)异质结构筑与对盐酸四环素降解性能
8
作者 胡怀生 张鹏会 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2022年第6期28-33,共6页
抗生素药物使用范围广且用量大,导致大量抗生素废水进入水体或者残留在土壤环境中,对人类健康造成威胁,然而传统工艺对其去除效果并不理想.以ZnO为基底,通过掺杂MoS_(2),制备了S-scheme ZnO/MoS_(2)异质结复合材料,研究了该材料对抗生... 抗生素药物使用范围广且用量大,导致大量抗生素废水进入水体或者残留在土壤环境中,对人类健康造成威胁,然而传统工艺对其去除效果并不理想.以ZnO为基底,通过掺杂MoS_(2),制备了S-scheme ZnO/MoS_(2)异质结复合材料,研究了该材料对抗生素废水的净化性能.通过调节复合材料中ZnO含量、光照条件、盐酸四环素浓度等,探讨了ZnO/MoS_(2)复合材料对不同浓度盐酸四环素(tetracycline hydrochloride,TC)废水的净化效果.结果表明:在光照条件下,催化剂复合比为1∶1的ZnO/MoS_(2)复合材料对60 mg·L^(-1)四环素废水的降解效率可达88%(pH=7,105 min);电子传递与污染物降解机理研究表明,电子由ZnO导带迁移至MoS_(2)价带,形成S-scheme异质结,从而有效提高了催化效率与污染物降解性能. 展开更多
关键词 ZNO Mos_(2) s-scheme异质结 盐酸四环素 废水净化
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将In_(2)O_(3)/CdSe-DETA纳米复合材料中的电荷转移从Type-Ⅰ转变为S-Scheme以提高光催化制氢的活性和稳定性 被引量:2
9
作者 李真 刘雯 +3 位作者 陈春旭 马婷婷 张金锋 王正华 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第6期64-74,共11页
化石能源的问题限制了人类的发展。解决这个问题的有效方法是发展可持续性的清洁能源。近年来,氢气作为一种新型的清洁能源被争相报道。氢气燃烧热很大,且产物只有水,完全符合绿色环保可持续性能源的特点。因此,解决氢能源的生产方法就... 化石能源的问题限制了人类的发展。解决这个问题的有效方法是发展可持续性的清洁能源。近年来,氢气作为一种新型的清洁能源被争相报道。氢气燃烧热很大,且产物只有水,完全符合绿色环保可持续性能源的特点。因此,解决氢能源的生产方法就可以有效地解决能源危机问题。自TiO_(2)在1972年作为光催化剂分解水产生氢气开始,半导体光催化剂分解水产生氢气登上了历史的舞台。然而,单一组分光催化剂的固有缺点限制了它的实际应用,寻找克服单一组分光催化剂缺点的解决方案仍然具有挑战性。相对于单一的光催化剂,复合材料光催化剂可以更有效地分离光生电子和空穴,增加光催化析氢反应的速率。因此,通过选择复合材料异质结处合适的光催化机制(如:S-scheme),可以进一步提升催化剂的光催化析氢活性和稳定性。本文通过改变合成条件获得了一系列具有不同带隙宽度的单一CdSe-DETA光催化剂。光催化实验显示调节CdSe-DETA的带隙(2.31eV)可以获得最佳的光催化产氢活性,但是其稳定性很差。因此,我们将CdSe-DETA纳米花附着在In2O3多孔纳米片表面,构建了In_(2)O_(3)/CdSe-DETA纳米复合材料,以提升光催化析氢活性,稳定性和光电流响应。In_(2)O_(3)/CdSe-DETA纳米复合材料中异质结的类型可随着CdSe-DETA带隙宽度的改变而变化。随着CdSe-DETA带隙宽度的增加,异质结的类型可从Type-I型转变到S-scheme型。相对于单一光催化剂和Type-I型光催化剂,S-scheme型In_(2)O_(3)/CdSe-DETA纳米复合材料具有更高的光催化活性以及良好的稳定性。因此,我们选择S-scheme异质结的In_(2)O_(3)/CdSe-DETA纳米复合材料来获得光催化活性和稳定性的最大收益。此外,我们通过差分电荷密度计算结合实验结果证实了S-scheme异质结的存在。S-scheme异质结In_(2)O_(3)/CdSe-DETA纳米复合材料有效分离了光生电子和空穴,最大程度地利用复合材料的导带和价带,高效且稳定的光催化析氢。本研究展示了一种调制载流子转移机制的策略,可为开发高效的析氢光催化剂提供借鉴。 展开更多
关键词 带隙 s-scheme 理论计算 析氢 光腐蚀
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S-scheme光催化剂在制氢、还原CO_(2)及降解污染物领域的研究进展 被引量:1
10
作者 王禹程 蔡天凤 +3 位作者 赵华 李会鹏 马骏 刘源 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1242-1248,共7页
简要阐述了S-scheme光催化剂的反应机理,综述了多种由不同材料构建而成的S-scheme光催化剂在光分解水制氢、CO_(2)还原及污染物降解等领域的应用研究进展,简要分析了S-scheme光催化剂光催化效率高的主要原因,并对S-scheme光催化剂未来... 简要阐述了S-scheme光催化剂的反应机理,综述了多种由不同材料构建而成的S-scheme光催化剂在光分解水制氢、CO_(2)还原及污染物降解等领域的应用研究进展,简要分析了S-scheme光催化剂光催化效率高的主要原因,并对S-scheme光催化剂未来研究方向与应用前景进行了展望。 展开更多
关键词 s-scheme光催化剂 制氢 二氧化碳还原 污染物降解
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Hot‐electron‐assisted S‐scheme heterojunction of tungsten oxide/graphitic carbon nitride for broad‐spectrum photocatalytic H_(2)generation 被引量:10
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作者 Qinqin Liu Xudong He +3 位作者 Jinjun Peng Xiaohui Yu Hua Tang Jun Zhang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第9期1478-1487,共10页
Extended light absorption and dynamic charge separation are vital factors that determine the effectivenessof photocatalysts.In this study,a nonmetallic plasmonic S‐scheme photocatalyst was fabricatedby loading 1D pla... Extended light absorption and dynamic charge separation are vital factors that determine the effectivenessof photocatalysts.In this study,a nonmetallic plasmonic S‐scheme photocatalyst was fabricatedby loading 1D plasmonic W_(18)O_(49)nanowires onto 2D g‐C_(3)N_(4)nanosheets.W_(18)O_(49)nanowiresplay the dual role of a light absorption antenna—that extends light adsorption—and a hot electrondonor—that assists the water reduction reaction in a wider light spectrum range.Moreover,S‐scheme charge transfer resulting from the matching bandgaps of W_(18)O_(49)and g‐C_(3)N_(4)can lead tostrong redox capability and high migration speed of the photoinduced charges.Consequently,in thisstudy,W_(18)O_(49)/g‐C_(3)N_(4)hybrids exhibited higher photocatalytic H2 generation than that of pristineg‐C_(3)N_(4)under light irradiation of 420–550 nm.Furthermore,the H2 production rate of thebest‐performing W_(18)O_(49)/g‐C_(3)N_(4)hybrid was 41.5μmol·g^(−1)·h^(−1)upon exposure to monochromaticlight at 550 nm,whereas pure g‐C_(3)N_(4)showed negligible activity.This study promotes novel andenvironmentally friendly hot‐electron‐assisted S‐scheme photocatalysts for the broad‐spectrumutilization of solar light. 展开更多
关键词 Graphite carbon nitride W18O49 sscheme Photocatalytic H2 generation Wide spectrum
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S‐Scheme 2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI van der Waals heterojunction for CO_(2) photoreduction 被引量:7
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作者 Zhongliao Wang Bei Cheng +4 位作者 Liuyang Zhang Jiaguo Yu Youji Li S.Wageh Ahmed A.Al‐Ghamdi 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第7期1657-1666,共10页
Reducing CO_(2) to hydrocarbon fuels by solar irradiation provides a feasible channel for mitigating excessive CO_(2) emissions and addressing resource depletion.Nevertheless,severe charge recombi‐nation and the high... Reducing CO_(2) to hydrocarbon fuels by solar irradiation provides a feasible channel for mitigating excessive CO_(2) emissions and addressing resource depletion.Nevertheless,severe charge recombi‐nation and the high energy barrier for CO_(2) photoreduction on the surface of photocatalysts com‐promise the catalytic performance.Herein,a 2D/2D Bi_(2)MoO_(6)/BiOI composite was fabricated to achieve improved CO_(2) photoreduction efficiency.Charge transfer in the composite was facilitated by the van der Waals heterojunction with a large‐area interface.Work function calculation demon‐strated that S‐scheme charge transfer is operative in the composite,and effective charge separation and strong redox capability were revealed by time‐resolved photoluminescence and electron para‐magnetic resonance spectroscopy.Moreover,the intermediates of CO_(2) photoreduction were identi‐fied based on the in situ diffuse reflectance infrared Fourier‐transform spectra.Density functional theory calculations showed that CO_(2) hydrogenation is the rate‐determining step for yielding CH_(4) and CO.Introducing Bi_(2)MoO_(6) into the composite further decreased the energy barrier for CO_(2) photoreduction on BiOI by 0.35 eV.This study verifies the synergistic effect of the S‐scheme heterojunction and van der Waals heterojunction in the 2D/2D composite. 展开更多
关键词 2D/2D sscheme heterojunction van der Waals heterojunction CO_(2)photoreduction
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S-Scheme异质结光催化产氢研究进展 被引量:11
13
作者 吴新鹤 陈郭强 +2 位作者 王娟 李金懋 王国宏 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2023年第6期26-45,共20页
随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技... 随着不可再生能源的大量消耗,能源短缺成为人类社会面临的重大挑战。在众多新能源制备技术中,光催化分解水制氢技术只需丰富的太阳能作为驱动力就可以实现分解水制氢,且制氢条件温和、绿色无污染,被认为是解决当前能源短缺危机的有效技术之一。光催化制氢技术的核心是光催化剂,因此发展高效稳定的光催化剂至关重要。然而,单组分光催化剂由于空穴-电子复合速度快、氧化还原能力有限、太阳能利用效率低等原因,通常只能呈现出有限的光催化分解水制氢活性。为此,科研人员做了大量改性研究,其中常见的改性策略有元素掺杂、助催化剂修饰、构建异质结等。通常,元素掺杂、助催化剂修饰等改性手段可以在一定程度上提高光催化剂的制氢活性,但并不能有效解决单相光催化剂的缺陷,导致其改性效果受到制约。然而,在两个或多个半导体之间构建异质结可以有效解决上述单组分光催化剂的缺陷。相较于当前流行的传统II型异质结和Z-型异质结,S-型异质结的电荷转移机制更为合理,受到科学家们的广泛关注与应用。因此,本文首先对S-型异质结光催化体系的发展背景进行介绍,包括传统II型异质结、全固态Z-型异质结和液相Z-型异质结光催化系统。随后对S-型异质结光催化机理进行具体阐述,并对其机理表征方法进行了概述,包括原位XPS光谱、开尔文探针力显微镜、电子顺磁共振、选择性沉积和密度泛函理论计算。此外,本文系统总结了当前报道的S-型异质结光催化剂在分解水制氢领域中的应用及其制氢性能增强机理分析,包括g-C_(3)N_(4)基、金属硫化物基、TiO_(2)基、其他氧化物基等S型异质结光催化剂。总体而言,S型异质结光催化剂由于其有效的载流子分离和增强的光氧化还原能力,通常呈现出优异的光催化制氢性能。最后,指出了S型异质结光催化剂在分解水产氢中的发展瓶颈,并展望攻克该瓶颈以进一步提高S型异质结的光催化效率,从而达到工业应用标准。 展开更多
关键词 光催化 产氢 异质结 s
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Novel S‐scheme 2D/2D BiOBr/g‐C_(3)N_(4)heterojunctions with enhanced photocatalytic activity 被引量:22
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作者 Bin Zhang Xiaoyun Hu +1 位作者 Enzhou Liu Jun Fan 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第9期1519-1529,共11页
The design and construction of heterojunction photocatalysts,which possess a staggered energy band structure and appropriate interfacial contact,is an effective way to achieve outstanding photocatalytic performance.In... The design and construction of heterojunction photocatalysts,which possess a staggered energy band structure and appropriate interfacial contact,is an effective way to achieve outstanding photocatalytic performance.In this study,2D/2D BiOBr/g‐C_(3)N_(4)heterojunctions were successfully obtained by a convenient in situ self‐assembly route.Under simulated sunlight irradiation,99%of RhB(10 mg·L–1,100 mL)was efficiently degraded by 1.5‐BiOBr/g‐C_(3)N_(4)within 30 min,which is better than the performance of both BiOBr and g‐C_(3)N_(4),and it has superior stability.In addition,the composite also exhibits enhanced photocatalytic activity for H2 production.The enhanced activity can be attributed to the intimate interface contact,the larger surface area,and the highly efficient separation of photoinduced electron–hole pairs.Based on the experimental results,a novel S‐scheme model was proposed to illuminate the transfer process of charge carriers.This study presents a simple way to develop novel step‐scheme photocatalysts for environmental and related applications. 展开更多
关键词 BiOBr/g‐C_(3)N_(4) 2D/2D Photocatalytic RhB degradation H_(2)evolution sscheme heterojunction
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Construction of 2D Zn‐MOF/BiVO_(4)S‐scheme heterojunction for efficient photocatalytic CO_(2) conversion under visible light irradiation 被引量:7
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作者 Zhenlong Zhao Ji Bian +6 位作者 Lina Zhao Hongjun Wu Shuai Xu Lei Sun Zhijun Li Ziqing Zhang Liqiang Jing 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期1331-1340,共10页
The construction of S‐scheme heterojunction photocatalysts has been regarded as an effective avenue to facilitate the conversion of solar energy to fuel.However,there are still considerable challenges with regard to ... The construction of S‐scheme heterojunction photocatalysts has been regarded as an effective avenue to facilitate the conversion of solar energy to fuel.However,there are still considerable challenges with regard to efficient charge transfer,the abundance of catalytic sites,and extended light absorption.Herein,an S‐scheme heterojunction of 2D/2D zinc porphyrin‐based metal‐organic frameworks/BiVO_(4)nanosheets(Zn‐MOF/BVON)was fabricated for efficient photocatalytic CO_(2)conversion.The optimal one shows a 22‐fold photoactivity enhancement when compared to the previously reported BiVO4 nanoflake(ca.15 nm),and even exhibits~2‐time improvement than the traditional g‐C3N4/BiVO4 heterojunction.The excellent photoactivities are ascribed to the strengthened S‐scheme charge transfer and separation,promoted CO_(2)activation by the well‐dispersed metal nodes Zn_(2)(COO)_(4)in the Zn‐MOF,and extended visible light response range based on the results of the electrochemical reduction,electron paramagnetic resonance,and in‐situ diffuse reflectance infrared Fourier transform spectroscopy.The dimension‐matched Zn‐MOF/BVON S‐scheme heterojunction endowed with highly efficient charge separation and abundant catalytic active sites contributed to the superior CO2 conversion.This study offers a facile strategy for constructing S‐scheme heterojunctions involving porphyrin‐based MOFs for solar fuel production. 展开更多
关键词 BiVO4 nanosheet 2D zinc porphyrin‐based MOFs modification sscheme heterojunction Visible light catalysis CO_(2) conversion
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A Statistical Scheme for the Seasonal Forecasting of North China's Surface Air Temperature during Winter 被引量:6
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作者 FAN Ke 《Atmospheric and Oceanic Science Letters》 2011年第2期81-85,共5页
This paper presents a statistical scheme for the seasonal forecasting of North China's surface air temperature (NCSAT) during winter. Firstly, a prediction model for an decrease or increase of winter NCSAT is esta... This paper presents a statistical scheme for the seasonal forecasting of North China's surface air temperature (NCSAT) during winter. Firstly, a prediction model for an decrease or increase of winter NCSAT is established, whose predictors are available for no later than the previous September, as this is the most favorable month for seasonal forecasting up to two months ahead.The predicted NCSAT is then derived as the sum of the predicted increment of NCSAT and the previous NCSAT. The scheme successfully predicts the interannual and the decadal variability of NCSAT. Additionally, the advantages of the prediction scheme are discussed. 展开更多
关键词 seasonal prediction scheme North China's winter surface temperature year-to year increment
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CuMn_(2)O_(4)/石墨炔S型异质结上锚定氧化助催化剂促进曙红敏化光催化析氢 被引量:1
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作者 杨成 李鑫 +2 位作者 李梅 梁桂杰 靳治良 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第1期88-103,共16页
半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面... 半导体光催化剂有效的电荷分离及利用是光催化制氢的关键.单一半导体催化剂由于光生电子-空穴对的快速复合导致低的光催化活性,构建异质结是提高光生电荷分离以及电子转移效率的有效方法.此外,助催化剂的引入同样能够促进光催化剂表面电子和空穴的分离,并且其协同效应可促使更多载流子流向相应的助催化剂位点而增强光催化性能.因此,同时构建异质结及合适的氧化位点成为解决光生电子-空穴对有效分离及利用的重要研究方向.本文报道了一种同时构建S型异质结和氧化位点促进CuMn_(2)O_(4)光生电子-空穴对有效分离及利用的可行性策略.虽然在制备CuMn_(2)O_(4)的过程中通过调控制备温度能够自身诱导生成具有氧化能力的Mn_(2)O_(3)来作为氧化位点,但是只存在氧化位点时不能很好地克服光生电子-空穴对的重组现象而导致光催化活性较低.基于此,本文巧妙地利用CuMn_(2)O_(4)自身诱导生成氧化位点的特性并引入石墨炔还原端而构建S型异质结,在氧化位点及S型异质结同时存在的情况下增强光生电子的有效转移.此外,在自身诱导生成氧化位点和S型异质结的协同作用下,促进了复合光催化剂中的光生电子和光生空穴精确定向迁移到相应的还原位点和氧化位点.傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证实成功制备了石墨炔.X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和高分辨透射电子显微镜(TEM)等结果表明,成功制备了600-CuMn_(2)O_(4)/GDY-40%(6-CG-40%)样品(600°C焙烧,石墨炔质量百分含量为40%).经过组分优化的复合光催化剂6-CG-40%的催化性能达到1586.54μmol g^(‒1)h^(‒1),是CuMn_(2)O_(4)(106.73μmol g^(‒1)h^(‒1))和石墨炔(70.57μmol g^(‒1)h^(‒1))产氢活性的13.86倍和21.48倍高.利用UV-vis光谱、电化学性能和接触角测试等分析6-CG-40%复合光催化剂产氢性能提升的原因,并通过密度泛函理论计算和相关实验表征验证Mn_(2)O_(3)作为氧化助催化剂的合理性.结果表明,原位诱导生成的Mn_(2)O_(3)氧化助催化剂和引入石墨炔构建的S型异质结有效抑制了光生电子-空穴对的复合,从而优化了光生载流子转移效率,最终增强了曙红敏化6-CG-40%光催化析氢性能.综上所述,在控制诱导因子原位生成Mn_(2)O_(4)氧化助催化剂的基础上引入石墨炔还原端构建了S型异质结,在助催化剂与异质结两者的协同作用下极大程度地改善了光生电子-空穴对的严重复合现象,这项工作为解决光催化制氢领域中制约光催化剂制氢能力的关键问题提供了可行性思路. 展开更多
关键词 石墨炔 氧化助催化剂 电荷分离 s型异质结 光催化制氢
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双聚合物Cd_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)/Zn_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)S型异质结增强光催化产氢性能 被引量:1
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作者 杨婷婷 汪静 +2 位作者 王中辽 张金锋 代凯 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第3期157-167,共11页
利用光催化剂将太阳能转化为化学能,以应对当今社会所面临的环境污染和能源挑战,是一种极具发展潜力的策略.因此,研发高效光催化剂成为当务之急.在众多光催化剂中,金属硫化物受到广泛关注.其中,CdS因其出色的产氢性能而被视为一种具有... 利用光催化剂将太阳能转化为化学能,以应对当今社会所面临的环境污染和能源挑战,是一种极具发展潜力的策略.因此,研发高效光催化剂成为当务之急.在众多光催化剂中,金属硫化物受到广泛关注.其中,CdS因其出色的产氢性能而被视为一种具有前景的光催化剂,并备受关注.然而,CdS易发生光腐蚀,导致S2‒阴离子容易被产生的空穴氧化,从而影响了其光化学稳定性,限制了其应用.为解决上述问题,本课题组尝试用(C_(3)N_(3)S_(3))_(3)‒代替S2‒合成了不易受光腐蚀且相对稳定的聚合物Cd_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)(CdTMT),CdTMT是一种对可见光有良好响应的大分子配位聚合物,在光催化制氢方面表现出较好的催化性能.本文以八面体CdTMT为基底,通过生长棒状Zn_(3)(C_(3)N_(3)S_(3))_(2)(ZnTMT),利用简便的一步原位水热法制备了不同比例的CdTMT/ZnTMT S型异质结光催化剂.通过X射线衍射、扫描电镜以及透射电镜对样品的晶体结构、微观形貌以及组成元素进行了表征,并利用X射线光电子能谱、开尔文探针力显微镜和电子顺磁共振等技术对复合材料的电子传输行为进行了详细分析.结果表明,在黑暗状态下,电子由CdTMT转移到ZnTMT,当光照时电子由ZnTMT转移到CdTMT,证实了CdTMT/ZnTMT S型异质结的成功构建.同时,拉曼光谱证明了三嗪环的存在.此外,考察了纯样品和复合材料的光催化析氢性能.结果表明,在光照下S型CdTMT/ZnTMT异质结的光催化析氢效率相较于单一催化剂ZnTMT与CdTMT有显著提升,最高达到45.24 mmol·g^(‒1)·h^(‒1),分别是ZnTMT和CdTMT的215.43倍和1.76倍.CdTMT/ZnTMT S型异质结的内建电场、能带弯曲和库仑力以及π共轭轨道之间存在协同作用,不仅保留了CdTMT导带上电子与ZnTMT价带上空穴的强氧化还原能力,而且通过重新配置氧化还原活性较低的光生电子和空穴,实现了更高的电子-空穴分离效率,从而增强了复合材料的光催化活性.上述结果与表征和密度泛函理论计算结果一致.鉴于聚合物体系在自然环境中的无序性,研究聚合物的电子传递机制仍具有一定的挑战性.本文通过成功构建双聚合物S型异质结,在显著优化光催化剂性能的同时,也为设计聚合物电子转移机制和优化聚合物光催化剂性能提供了新思路. 展开更多
关键词 s型异质结 光催化析氢 电荷转移 ZnTMT CdTMT
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Numerical Study of Fisher’s Equation by Finite Difference Schemes 被引量:2
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作者 Bader Saad Alshammari Daoud Suleiman Mashat 《Applied Mathematics》 2017年第8期1100-1116,共17页
This research paper represents a numerical approximation to three interesting equations of Fisher, which are linear, non-linear and coupled linear one dimensional reaction diffusion equations from population genetics.... This research paper represents a numerical approximation to three interesting equations of Fisher, which are linear, non-linear and coupled linear one dimensional reaction diffusion equations from population genetics. We studied accuracy in term of L∞ error norm by random selected grids along time levels for comparison with exact results. The test example demonstrates the accuracy, efficiency and versatility of the proposed schemes. It is shown that the numerical schemes give better solutions. Moreover, the schemes can be easily applied to a wide class of higher dimension non-linear reaction diffusion equations. 展开更多
关键词 FORWARD in Time and CENTRE in space (FTCs) Taylor’s series CRANK Nicolson DOUGLAs scheme
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ZnIn_(2)S_(4)修饰TiO_(2)的分级S型异质结用于促进光催化析氢 被引量:1
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作者 张宝龙 刘方璇 +2 位作者 孙彬 高婷婷 周国伟 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第4期334-345,共12页
利用半导体光催化裂解水制氢被认为是解决日益严重的环境污染和能源短缺问题的有效途径之一,然而半导体光吸收范围窄、光生载流子复合率高以及光催化剂氧化还原能力差等问题限制了该技术的发展.为克服这些难题,构建能带结构匹配的S型异... 利用半导体光催化裂解水制氢被认为是解决日益严重的环境污染和能源短缺问题的有效途径之一,然而半导体光吸收范围窄、光生载流子复合率高以及光催化剂氧化还原能力差等问题限制了该技术的发展.为克服这些难题,构建能带结构匹配的S型异质结成为提高光催化活性的有效策略.该结构能实现光生载流子的空间分离和转移,有效地抑制其复合,同时保留了光催化体系的强氧化还原能力.本文利用原位化学浴沉积法成功地将ZnIn_(2)S_(4)纳米片修饰在花状TiO_(2)微球表面,制备了具有独特分级结构的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结光催化材料,并研究了其光催化析氢活性.Zeta电位结果表明,TiO_(2)带有正电荷,可以率先吸附溶液中的S2-并与后续加入的In3+和Zn2+原位反应生成ZnIn_(2)S_(4),进而构建稳定的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂.X射线粉末衍射、扫描电镜和透射电镜等结果证实了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结光催化剂的成功制备.紫外-可见漫反射结果表明,ZnIn_(2)S_(4)的引入明显增强了TiO_(2)的光吸收能力.结合莫特-肖特基曲线、X射线光电子能价带谱和紫外光电子能谱等表征结果,确定了TiO_(2)和ZnIn_(2)S_(4)的能带结构及费米能级位置.光电流密度、电化学阻抗、表面光电压、荧光光谱和时间分辨荧光光谱等测试结果表明,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有较好的光生载流子分离和转移效率以及更长的光生载流子寿命.线性扫描伏安和接触角测试证明了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有更低的过电势和良好的亲水性,更有利于析氢反应发生.通过阿伦尼乌斯方程对反应温度和析氢速率之间的关系进行拟合,结果发现,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结具有更低的析氢反应表观活化能,从而更有利于光催化析氢反应发生.非原位和原位X射线光电子能谱以及电子自旋共振光谱等结果表明,TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结遵循S型电子转移机理.在模拟太阳光照射下,最佳配比的TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4)异质结的光催化析氢速率达6.85 mmol g^(-1) h^(-1),分别约为纯TiO_(2)和ZnIn_(2)S_(4)的171.2倍和3.9倍.此外,经六次循环后催化材料仍保持良好的光催化析氢活性,表明具有紧密界面接触的分级结构异质结可以有效地抑制ZnIn_(2)S_(4)的光腐蚀,且保持良好的结构稳定性.综上,本文构建了TiO_(2)/ZnIn_(2)S_(4) S型异质结,有效促进了光生载流子的空间分离和转移,同时保留了其强氧化还原能力,从而提高光催化析氢活性.本研究为设计和合成高效的异质结光催化剂提供了参考. 展开更多
关键词 TiO_(2) 分级结构 ZnIn_(2)s_(4) s型异质结 光催化 析氢
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