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化学——我头顶上的灿烂星空

已有 324 次阅读 2021-10-20 08:35 |系统分类:科研笔记

首届奇材馆先进材料评选竞赛

展品名称:苝二酰亚胺/介孔石墨相氮化碳共价键合光催化剂

材料类别:功能材料

创作者名称:邢传旺

所属学校:中国石油大学

参赛论文:Perylenetetracarboxylic diimide covalently bonded with mesoporous g-C3N4 to construct direct Z-scheme heterojunctions for efficient photocatalytic oxidative coupling of amines

科研笔记:

化学——我头顶上的灿烂星空

       康德说:“有两件事物我愈是思考愈觉神奇,心中也愈充满敬畏,那就是我头顶上的灿烂星空与我内心的道德准则。”化学,就是我头顶上的灿烂星空。多年学习,我对于化学的兴趣日引月长,着迷于化学的内在规律,也深感它的复杂性。

       我本科就读于中国石油大学(华东)材料学院,材料化学专业。我自大一起便进入李希友、陈艳丽教授课题组行“卟啉与多酸共组装体的制备及其光电传感性能”课题研究,受到了良好的科研训练。研究生阶段,我师从李希友教授,研究石墨相氮化碳(g-C3N4)材料的形貌、表界面调控以及构建复合异质结体系,并探索其光催化、光化学性质。围绕这一方向,我成功完成了许多研究课题。

       在本课题中,首次报道了通过共价键连接的苝二酰亚胺(PDI)有机分子与多孔状石墨相氮化碳mpgCN异质结复合材料(PDI/mpgCN),用于高效光催化胺类氧化耦合合成亚胺。通过原位缩合策略将PDI分子共价连接到mpgCN的表面,在可见光照射下,PDI/mpgCN材料催化苄胺氧化速率(AOR)高达20.63 mmol g-1 h-1,苄胺转化率99%,产物亚胺选择性99%,是目前异质结材料光催化氧化合成亚胺的最高速率。瞬态吸收光谱和一系列对比实验证明PDI/mpgCN材料中,光生电荷在界面处通过Z-Scheme机制实现高效的传输分离,这是材料表现出优异的催化性质的重要原因。本文不仅深入探索了化学键尺度的异质结设计,而且展示了Z型光催化剂在光化学合成中的广阔前景。

展品简介/创新点:

苝二酰亚胺(PDI)与介孔石墨相氮化碳(mpgCN)共价键合的直接Z-scheme异质结构,具有优异光催化性能。PDI/mpgCN具有易制备、成本低、可大规模生产的优点。

性质:

由有机分子构成,无毒;成本低,PDI、mpgCN均可商业购买;mpgCN与PDI构成直接Z-scheme异质结,保留光生电子-空穴的强还原性和氧化性;PDI/mpgCN性能优异,可实现高效光催化有机物转化。

展品应用领域:

光催化有机物转化(苄胺氧化、苯甲醇氧化等等)、光催化产氢、光催化产过氧化氢、光催化二氧化碳还原等领域。

展品参数:

中文名

苝二酰亚胺/介孔石墨相氮化碳共价键合光催化剂

英文名

Covalently bonded PDI/mpgCN Z-scheme photocatalyst

简称

PDI/mpgCN光催化剂


PDI/mpgCN photocatalyst

展品性状

粉红色粉末,由有机分子构成

元素构成

CHON

吸光范围

波长<600 nm

溶解性

不溶于常规试剂

价带位置

2.03 V(vs. NHE)

导带位置

-1.23 V(vs. NHE)




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