第一個工作采用水熱-煅燒和微波輔助相結合的方法首次制備了人工類葉綠體HPWx@Fe2O3-CNTs光催化劑。發表在國際知名期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》雜志，中科院2區，即時IF：11.6。該催化劑對生物毒性四環素具有良好的降解性能，在溫和的條件下，100 min內四環素的降解率可達100 %，其表觀降解速率常數是純Fe2O3的5.5倍。這歸因于獨特的納米級仿生結構具有高活性中心、高比表面積和高的電導率，促進異質結中電子和空穴的快速分離和轉移。密度泛函理論計算表明，異質結的形成降低帶隙值，且磷鎢酸的Keggin單元對Fe2O3的協同光催化作用，使光生電子捕獲在Keggin單元的W5d空位態，從而延緩了電子-空穴對的復合。此外，低成本的HPWx@Fe2O3-CNTs光催化劑具有很強的磁性，易于分離，并保持相對穩定和重復性的降解效率。“寶象河”（云南，昆明）水樣經光催化處理后，總有機碳含量降至10.58 %，顯示出較強的有機碳礦化能力。并通過對HPW2@Fe2O3-CNTs體系中降解四環素（TC）中間產物的LC-MS分析，推測了TC可能的降解途徑。此外，選擇大腸桿菌作為細菌指示劑，定量監測了該光催化技術對廢水處理過程中水體綜合毒性變化。實驗和理論研究都表明，獨特的納米級仿生結構具有高活性中心，提高了可見光響應，異質結中電子和空穴的分離和轉移是其優異催化效果的原因。
on style="text-indent: 0em; line-height: 1.75em; box-sizing: border-box;">▲圖1 類葉綠體結構催化劑的設計原理圖。由碳納米管穿透的非連續分布半導體的葉綠體結構和結構的俯視圖。
第二個工作在有限空間內通過雜原子協同耦合和異質結界面工程策略，實現多種雜元素與非貴金屬的一步配位，首次獲得了蜂窩狀多孔Co2P/Mo2C@NC催化劑。發表在國際知名期刊《Applied Catalysis B: Environmental》雜志，中科院1區TOP期刊，即時IF：23.9。與大多數傳統的化學合成方法不同，這種方法保持了納米顆粒之間良好的電性互連，并獲得了較大的比表面積和許多催化活性中心。值得注意的是，該電極具有優異的雙功能催化活性，在堿性介質中僅需86 mV和209 mV的過電位即可分別為析氫反應和析氧反應提供10 mA cm-2的電流密度。同時，還對電化學活性表面積和界面電子傳遞過程進行了機理研究，以期更好地了解催化劑的催化行為。理論計算表明，異質結構的構建可以有效地降低HER和OER反應勢壘，提高電導率，從而有利于提高電化學性能。更有趣的是，使用AsGa太陽能電池組裝的整體裂水電解槽使系統實現18.1%的穩定太陽能氫轉換效率，這為太陽能電池驅動的便攜式大規模制氫的發展提供了新思路。▲圖2 （a）Co2P/Mo2C@NC制備路線示意圖；（b）Co2P/Mo2C@NC的SEM圖像；（c）Co2P/Mo2C@NC的TEM圖像；（d）Co2P/Mo2C@NC的HR-TEM圖像；（e-j）C、Co、Mo、N和P在Co2P/Mo2C@NC中的元素分布圖。
[1] Sun, P., Zhou, S., Yang, Y. et al. Artificial chloroplast-like phosphotungstic acid — iron oxide microbox heterojunctions penetrated by carbon nanotubes for solar photocatalytic degradation of tetracycline antibiotics in wastewater. Adv Compos Hybrid Mater (2022). https://doi.org/10.1007/s42114-022-00462-x[2] Sun P, Zhou Y, Li H, et al. Round-the-clock Bifunctional Honeycomb-like Nitrogen-doped Carbon-Decorated Co2P/Mo2C-heterojunction Electrocatalyst for Direct Water Splitting with 18.1% STH Efficiency[J]. Applied Catalysis B: Environmental, 2022: 121354.https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.121354
孫彭亮，云南大學2019級碩士研究生。研究方向為納米材料的合成，光催化（水處理）、電催化（HER/OER）、熱電材料等方面的性能研究，以及對微膠囊緩釋殺菌除味、環境治理等材料的探索。目前發表SCI論文13篇，其中第一作者/共一在國際知名期刊Applied Catalysis B: Environmental、Advanced Composites and Hybrid Materials、Sustainable Energy & Fuels、Journal of Alloys and Compounds發表4篇。申請專利5項，主持省教育廳、校級科研項目4項，并參與多項國家重點研發課題。
劉世熙博士，云南大學化學科學與工程學院副教授，碩士生導師。主要研究團簇、POM、天然產物、有機反應機理理論計算，以及介孔納米材料的合成及其催化應用。1996、1999年先后獲云南大學理學學士、碩士學位。2006年獲復旦大學理學博士學位。2005.07-至今 云南大學化學科學與工程學院工作，現任院黨委副書記。近3年來，參與國家基金課題2項，在國際知名期刊包括Angewandte Chemie, Applied Catalysis B: Environmental、Advanced Composites and Hybrid Materials, Chemical Communications, Nanoscale, Organic Chemistry Frontiers, Chemistry-A European Journal, Journal of Materials Chemistry B等雜志發表SCI收錄論文數篇。
胡廣志博士，云南大學生態與環境學院研究員，博士生導師。主要從事新能源與環境功能納米材料設計合成與應用研究。2010年博士畢業于中國科學院蘭州化學物理研究所；2010-2014年在瑞典于默大學從事博士后研究；迄今在Adv. Mater., Adv. Energy Mater.、Electrochemical Energy Reviews、Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Energy、ACS Nano、Applied Catalysis B: Environmetnal等國際著名期刊上發表SCI論文180余篇，論文被引用共計5800多次，申請國家發明專利14項（授權5項）。主持國家重點研發計劃課題、國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金青年基金等10多項科研項目。胡廣志研究員還擔任于瑞典于默奧大學附屬教授、《Carbon Energy》、《Rare Metals》、《Carbon Research》、《Chinese Chemical Letters》青年編委等學術兼職。
