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清華大學(xué)&香港大學(xué)，重磅Nature子刊！

來(lái)源：時(shí)間：2024-02-01 10:16:23 瀏覽：2488次

第一作者：郭燕

通訊作者：朱永法教授、周啟昕博士、湯初陽(yáng)教授

通訊單位：清華大學(xué)、香港大學(xué)

DOI: 10.1038/s41467-024-44700-w.

研究背景

固-固催化在塑料回收/降解、滅菌和貴金屬回收等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。固-固催化涉及固體催化劑和固體反應(yīng)物在界面處的反應(yīng)，碰撞概率和界面接觸顯著影響反應(yīng)效率和選擇性。顆粒催化劑可以通過(guò)磁場(chǎng)或化學(xué)方法引導(dǎo)至固體基質(zhì)表面，但是由于相互作用范圍有限，這些策略對(duì)固-固碰撞機(jī)會(huì)的改善仍然不夠。受催化劑納米晶體在溶液中遷移的外部電場(chǎng)（OEF）啟發(fā)，清華大學(xué)朱永法教授和周啟昕博士、香港大學(xué)湯初陽(yáng)教授等人報(bào)道了基于光生OEF驅(qū)動(dòng)的光催化劑，納米粒子可以在固體基質(zhì)中產(chǎn)生長(zhǎng)程電泳力，提高了反應(yīng)中固固碰撞的概率。

文章要點(diǎn)

1、首次提出了一種由有機(jī)納米晶體表面合理設(shè)計(jì)的光生外電場(chǎng)（OEF）促進(jìn)的自驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)程電泳，可以引導(dǎo)納米粒子聚集在水中的微塑料周圍，極大促進(jìn)了固-固光催化反應(yīng)的效率。

2、所設(shè)計(jì)的OEF驅(qū)動(dòng)PTCDA納米晶體靶向電泳在25 μm定向OEF強(qiáng)度為13.6 kV·m^-1，同時(shí)固-固催化將微塑料分解為CO₂的活性達(dá)到196.8 mg h^-1。

圖文展示

圖1. PTCDA納米晶體上的各向異性電荷富集

圖2.光生外電場(chǎng)（OEF）及其調(diào)節(jié)

圖3.電子受體PMS和PTCDA納米晶體之間的電荷轉(zhuǎn)移

圖4. PTCDA納米晶體的長(zhǎng)程電泳運(yùn)動(dòng)

圖5.增強(qiáng)的固-固光催化反應(yīng)

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