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    熊宇杰&代云茜,最新Nat. Commun.!
    來源: 時間:2023-06-05 09:21:50 瀏覽:1900次

    第一作者:孟祥鈺&祝春彤&王新

    通訊作者:熊宇杰教授&代云茜

    通訊單位:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)/安徽師范大學(xué)、東南大學(xué)

    DOI: 10.1038/s41467-023-38138-9




    研究背景

    由太陽能驅(qū)動的光電化學(xué)(PEC)轉(zhuǎn)化體系,是生產(chǎn)高附加值化學(xué)品的有效途徑。其中,很多光電化學(xué)反應(yīng)涉及氣、液、固三相?,F(xiàn)有光電化學(xué)裝置中,氣-液-固三相界面上的傳質(zhì)和電子傳輸十分緩慢,極大地限制了光電化學(xué)轉(zhuǎn)化的實際應(yīng)用。鑒于此,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)/安徽師范大學(xué)熊宇杰教授和東南大學(xué)代云茜教授等人報道了首款用于光電化學(xué)流動池的多相擴散光電極,顯著提高了氣/液相光電化學(xué)流動轉(zhuǎn)化的物質(zhì)傳輸,并且保證了界面處的快速電子轉(zhuǎn)移。通過多級設(shè)計克服了半導(dǎo)體氧化物的本征脆性,半導(dǎo)體納米晶體可控地集成在電紡納米纖維衍生的墊中。




    文章要點

    1、本研究報道了首款多相擴散光電極及流動池,首次實現(xiàn)了光電化學(xué)流動轉(zhuǎn)化。

    2、在無添加劑下,將本征脆性但活性的半導(dǎo)體組裝成為高速流動下自支撐多孔纖維膜韌性增強的方法。通過巧妙利用在傳質(zhì)孔道上局域化學(xué)處理,在不損傷纖維機械強度下,賦予了多孔纖維膜高導(dǎo)電、高光吸收的特性結(jié)構(gòu)。

    3、在光電擴散電極纖維膜的孔道構(gòu)建多級三相界面,具有同時親和電解液與反應(yīng)氣體的界面雙親性質(zhì),且最大化保留了暴露活性位點。

    4、在甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)中,利用光電多相流動轉(zhuǎn)化的傳質(zhì)增強,將甲烷的轉(zhuǎn)化產(chǎn)率相比傳統(tǒng)間歇反應(yīng)提高了16.6倍,C2+產(chǎn)物選擇性提高了4倍,同時保持至少100 h的良好穩(wěn)定性




    圖文展示

    圖1.甲烷光電化學(xué)流動轉(zhuǎn)化的多級纖維膜結(jié)構(gòu)設(shè)計

     

    圖2.多孔纖維的結(jié)構(gòu)表征

     

    圖3.纖維膜的機械性能表征

     

    圖4.纖維膜的光、電、三相界面性質(zhì)

     

    圖5.流動電池中纖維光電極的光電化學(xué)甲烷轉(zhuǎn)化性能


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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現(xiàn)代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產(chǎn)生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現(xiàn)了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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