利用太陽(yáng)能光催化技術(shù)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為解決全球能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題提供了一種有前景的方法。

負(fù)載貴金屬納米粒是一種常用的光催化劑，然而金屬納米粒由于其高的表面能，在制備和催化應(yīng)用過(guò)程中容易發(fā)生團(tuán)聚而失活，如何提高貴金屬納米粒和載體的作用，實(shí)現(xiàn)貴金屬的高效利用仍然是制約其迅速發(fā)展的瓶頸。

中科院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所王瑞虎和福州大學(xué)王心晨合作，選用離子聚合物包裹的二氧化鈦納米片復(fù)合材料，通過(guò)離子交換技術(shù)將釕離子均勻分布在離子聚合物中，從而有效抑制高溫焙燒過(guò)程中釕納米粒子的團(tuán)聚，原位得到小尺寸、高分散的超細(xì)金屬納米粒。

同時(shí)，生成的氮摻雜碳不僅提高了催化劑的導(dǎo)電性，降低了肖特基能壘，促進(jìn)了光生電子從激發(fā)態(tài)釕納米粒向二氧化鈦表面轉(zhuǎn)移，還增強(qiáng)了反應(yīng)底物分子的吸附和釕納米粒的活性，使水介質(zhì)中光催化醇氧化反應(yīng)的活性提高了4倍以上。

該催化材料具有極好的穩(wěn)定性，多次循環(huán)使用后納米粒的尺寸、分布和晶面等都沒(méi)有發(fā)生明顯變化。該研究有效解決了金屬納米粒在高溫焙燒過(guò)程中團(tuán)聚和分散的問(wèn)題，為碳負(fù)載的超細(xì)納米粒的合成提供了新途徑。

該論文第一作者為助理研究員鐘鴻，相關(guān)研究成果已發(fā)表在Energy Environ. Sci. 2019, 12, 418-426。

Zhong H, Yang C, Fan L, et al. Dyadic promotion of photocatalytic aerobic oxidation via the Mott–Schottky effect enabled by nitrogen-doped carbon from imidazolium-based ionic polymers[J]. Energy & Environmental Science, 2019, 12(1): 418-426.