【寧夏大學(xué)新聞中心訊    化學(xué)化工學(xué)院】近日，我?；瘜W(xué)化工學(xué)院-省部共建煤炭高效利用與綠色化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室梁軍副教授課題組在人工光合成領(lǐng)域取得系列研究新進(jìn)展，連續(xù)在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Journal ofCatalysis》和《Applied Catalysis B: Environmental》上發(fā)表研究論文。該課題組圍繞“能源、環(huán)境、材料”交叉領(lǐng)域凝練實(shí)驗(yàn)室研究方向，秉承“開(kāi)發(fā)新能源、清潔能源和再生能源”的理念，目前主要設(shè)立了化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)、新型電池技術(shù)、清潔能源催化技術(shù)三個(gè)研究方向。

利用太陽(yáng)能提供能量將二氧化碳和水轉(zhuǎn)變?yōu)樘蓟剂虾脱鯕饪梢詮母旧辖鉀Q能源和環(huán)境問(wèn)題。模擬自然光合作用的光催化是實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程最可行途徑。為高效地實(shí)現(xiàn)CO₂高選擇性地向單一燃料物質(zhì)轉(zhuǎn)化，尋找合適的催化劑是其核心問(wèn)題。影響光催化劑性能的因素十分復(fù)雜，包括光催化劑的能帶、物理結(jié)構(gòu)參數(shù)和反應(yīng)介質(zhì)等，其中光響應(yīng)范圍和量子效應(yīng)兩大主要因素控制著其根本性能。課題組在探索和改進(jìn)人工光驅(qū)動(dòng)還原CO₂上利用高溫熔鹽路線(xiàn)將贗立方相鍺酸鋅引入到立方反尖晶石結(jié)構(gòu)鈦酸鋅形成置換型固溶體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨固溶體內(nèi)鍺濃度增加，其帶隙、載流子有效質(zhì)量減小，導(dǎo)/價(jià)帶離域性增強(qiáng)，即而有效改善了該催化劑的光吸收和載流子擴(kuò)散，增強(qiáng)了其光催化轉(zhuǎn)化CO₂性能。相關(guān)結(jié)果以“Germanium substituted Zn₂TiO₄solid solution photocatalyst for conversion of CO₂into fuels”為題發(fā)表在國(guó)際催化領(lǐng)域著名期刊《Journal ofCatalysis》（2019, 371, 144–152;實(shí)時(shí)I.F.=7.439）。該工作為設(shè)計(jì)和制備高性能固溶體光催化劑在CO₂光還原領(lǐng)域的應(yīng)用提供了重要的研究思路。該課題還利用水熱離子交換-高溫焙燒兩步法，成功制得可調(diào)異質(zhì)結(jié)構(gòu)的鈦酸鋅基復(fù)合光催化劑，系統(tǒng)研究了光催化CO₂轉(zhuǎn)化的催化性能。結(jié)合催化劑組成、結(jié)構(gòu)表征和理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，“結(jié)”的存在不僅能夠有效增強(qiáng)光催化劑的光譜響應(yīng)范圍，同時(shí)也是提高電子-空穴對(duì)分離效率和改善光催化性能的一種有效途徑。相關(guān)成果以“Rational design and preparation of nanoheterostructures based on zinc titanate for solar-driven photocatalytic conversion of CO₂to valuable fuels”為題發(fā)表在催化與環(huán)境領(lǐng)域國(guó)際權(quán)威期刊《Applied CatalysiB: Environmental》（doi：10.1016/j.apcatb.2019.117800;實(shí)時(shí)I.F.=13. 578）。

上述研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（Nos.21862015，21463019，21865022）、“化學(xué)工程與技術(shù)”一流學(xué)科和寧夏省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。化學(xué)化工學(xué)院（省部共建煤炭高效利用與綠色化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室）梁軍副教授為通訊作者，2015級(jí)碩士生柴堯和2016級(jí)碩士生蘆佳雪分別為論文第一作者。