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煤基光电复合材料

发布时间:2018年11月20日 11:06 编辑: 点击量:

 

 

 

   
 
   
   
   

团队负责人:马保军

   

团队名称:煤基光电复合材料

   

研究方向:1、煤基光电复合材料

   

2、光催化制氢及环境污染治理

   

3、煤化工与光催化二氧化碳还原转化

   

   
   

                           

 

 

马保军,韩国科学技术院(KAIST)博士后,中科院大连化物所博士。宁夏大学副研究员,硕导,获自治区海外引才百人计划,中组部西部之光访问学者,宁夏大学优秀科研工作者等称号。以第一作者和通讯作者发表SCI文章13篇,其中一区文章5篇,二区文章4篇,申请专利9项,已授权1项。获区优秀论文一等奖3项,二等奖1项,三等奖1项。主持国家自然科学基金及省部级以上项目5项。

 

联系方式:18795112365bjma@nxu.edu.cn

 

团队成员:

 

1)蔡超,博士,教授。有丰富的材料合成经验。入选宁夏回族自治区313人才。完成2项国家自然科学基金,宁夏区基金,宁夏环保基金、宁夏高学校基金、浙江科技计划等十余项。

 

2)李建梅,博士,副教授。参与多项国家和宁夏基金。具有丰富的化学工程与工艺的理论实践能力,有利于实验材料的工程化、放大化。

 

3)李红英,硕士,教授。参与多项国家和宁夏基金,具有丰富的分析检测经验。

 

4孙彦璞,硕士,教授。参与多项国家和宁夏基金,具有丰富的材料相变方面的理论和实践,有利于复合材料的设计制备。

 

5)林克英,硕士,副教授。主持参与多项国家和宁夏基金,具有丰富的分析检测经验,有利于材料性能的分析测试。

 

承担项目:

 

1)光催化制氢中MoW基化合物非贵金属助催化剂研究,国家自然科学基金;国家基金委,55万,2012.01 - 2015.12

 

2CuCu-Ag纳米晶胶体催化丙烯氧气环氧化反应的晶面、尺寸与协同效应研究,国家自然科学基金;国家基金委,55万,2015.01 - 2018.12

 

3)氮氧化物半导体复合体系太阳能光催化制氢研究,宁夏自然科学基金;宁夏科技厅,6万,2011.07 - 2013.07

 

4)煤化工二氧化碳加氢制低碳醇反应中类贵金属加氢催化剂研究, 国家自然科学基金;宁夏科技厅,3万,2017.09 - 2019.12

 

5)城市雾霾消除光催化油漆关键技术研究,宁夏海外引才团队项目;宁夏人社厅,4万,2015.01 - 2017.12

 

6)煤基光电复合材料团队项目,宁夏大学国重室团队项目;宁夏人社厅,45万,2017.01 - 2019.12

 

7)用于空气中有机污染物消除的新型光催化涂料研究,宁夏高等学校科研项目;宁夏教育厅,1.5万,2016.01 - 2017.12

 

8)钙钛矿及其复合材料的制备与应用性能研究,宁夏大学校级科研项目;宁夏大学,55万,2016.06 - 2016.07

 

 

代表性论文

 

1.     ChemSusChem 2018, https://doi.org/10.1002/cssc.201801481

 

2. Chinese Journal of Catalysis 2018,39,527

 

3. International journal of hydrogen energy 2017,42,18977

 

4. ChemSusChem 2016,9,820

 

5. Journal of Molecular Catalysis A : Chemistry 2016,420,290

 

6. International journal of hydrogen energy 2016,41,22009

 

7. RSC Advances 2015,5,79815

 

8. Bioresource Technology 2014,156,189

 

9. Bioresource Technology 2014,167,133

 

10. Applied Surface Science 2014,317,682

 

11. Applied Surface Science 2013,286,61

 

12. International Journal of Hydrogen Energy 2013,38,3582

 

13. J. Phys. Chem. C 2010,114,12818

 

14. Catalysis Letters 2010,134,78

 

 

煤基光电复合材料

 

煤基光电材料是以活性炭、碳纳米管、石墨烯为原料开发一系列性能优异的煤基光电复合材料,并将其用于光电催化污染物废水治理,超级电容器储能,光电化学制氢和储氢等领域,为宁夏煤基材料的产业化链条延长,附加值的提高提供理论和实验基础。

 

1. 大规模和低成本合成非贵金属光催化剂CoP/CdSMoP/CdS。在可见光照射下,其最优产氢量分别达到140 μmol/h78 μmol/h分别是1.0%Pt/CdS 2.0倍和1.1倍。

 

 

Figure 1.Comparison of photocatalytic activities of phophides/CdS with CdS and Pt/CdS.

 

 

Scheme 2. Photocatalytic H2 production mechanism of phophides/CdS Composites.

 

Chinese Journal of Catalysis 2018, 39, 527

 

2. 研发新型超高效非贵金属复合材料助催化剂Mo2N/Mo2C/石墨烯。在可见光下有效增强了CdS光催化产氢。2.0 wt%的Mo2N/Mo2C/GR/CdS的产氢速率为4520 μmol/h/g,是单个CdS18倍,是1.0 wt Pt/CdS3.6倍。

 

 

Figure 1.The photocatalytic H2 evolution on bare CdS and CdS loaded with non-noble metal (a) and noble metal (b) cocatalysts.

 

 

Scheme 1. The proposed mechanism of photocatalytic H2 evolution reaction on Mo2N/Mo2C/GR/CdS.  

 

International journal of hydrogen energy 2017,42 ,18977

 

3. 合成了Mo2C非贵金属助催化剂,将其与CdS复合构成光催化剂时,光催化产氢活性是单独的CdS10倍,是Pt/CdS2.3倍,并且其稳定性达到50个小时以上。

 

   

 

   

   
 
   
   
   

Figure 2. Photocatalytic activities of CdS loaded    with

   

different    cocatalysis. The amount    of Mo2C is 2.0%.

   

   
   

  Figure 1. TEM images of the Mo2C carbonized  

 

 

at 700 (a),CdS (b), 2.0% Mo2C/CdS (c), and

 

HRTEM image of 2.0% Mo2C/CdS (d).

 

 

   
 
   
   
   

Figure 4. Stability evaluation of H2 production under visible    light irradiation.  

   
   

       

 

 

Scheme 3. Illustration of the structure and

 

mechanism of Mo2C/CdS.  

 

Chem Sus Chem 2016,9,820

 

4. 研究了液体硫酸和碳基固体酸的葡萄糖产率。液体酸产率达到60%,固体酸产率为30%。液体酸产率高;然而固体酸环保且成本低。

 

 

 

Figure 1. The effect of pretreatment methods of furfural residues on reducing sugar yields on liquid and solid acids catalysts.

 

Bioresource Technology 2014,167,133

 

5. 研发了NaOH/H2O2预处理技术并开发了碳基固体酸催化剂。预处理后木质素的去除率达到92.09%,碳基固体酸催化转化葡萄糖产率达到30%以上。

 

 

Figure 1. The effect of pretreatment methods of furfural residues

 

on reducing sugar yields on carbon-based solid acid catalysts.

 

 

 

Bioresource Technology 2014 ,156,189

 

 

光催化制氢及环境污染治理

利用太阳光光催化分解水制氢,是国际社会关于新能源的研究热点之一。同时太阳光进行光催化反应合成化学品,是一个绿色化学过程,既环保又节能。  

 

由于化石燃料的过度使用,汽车排放和工业排放造成严重的环境污染,产生大量有机废水和有害气体,如甲醛,苯及苯系物等,基于半导体光催化剂的太阳光驱动的光催化将有机物质降解为二氧化碳和水,可作为减少环境污染有力的途径。

 

1. 合成Zn2GeO4纳米棒。该纳米棒同时具有大的比表面积和高晶化度,其产氢活性是未经后处理合成的Zn2GeO42倍,是经高温固相反应合成Zn2GeO44倍。

 

Figure 1. Photocatalytic activities of H2 evolution on Zn2GeO4 calcined at various temperatures for comparison.

 

Applied Surface Science 2013,286, 61

 

 

2. 合成担载双助催化剂Pt-RuO2Zn2GeO4,其光催化分解水的活性是Pt/Zn2GeO42.2倍,是 RuO2/Zn2GeO43.3倍。

 

       

 

   

   
 
   
   
   

Figure 1. The time course of photocatalytic    water splitting

   

reaction on Zn2GeO4    co-loaded with Pt and RuO2.

   

   
   

       

         
   
   

Scheme 1. The photocatalytic water splitting    reaction.

   

   
   

   

 

 


Catalysis Letters 2010, 134,78

 

 

3. 合成三组分催化剂IrOx-ZnO/Zn2-xGeO4-x-3yN2y,其光催化产氢活性是169 µmol/h/g,是单独Zn2-xGeO4-x-3yN2y5.6倍,提出了固溶体相结的概念。

 

   

   
 
   
   
   

Scheme 1.The Photocatalytic O2    evolution reaction

   

   

   

   

   
   

       

         
   
   

Figure 1. The effect of cocatalysts on the    photocatalytic

   

O2 evolution on Zn2-xGeO4-x-3yN2y.

   

   
   

     

 

 

 

 

Phys. Chem. C 2010, 114, 12818

 

 

4. 合成了Pt/MoO3/TiO2异质结光催化剂,产氢活性提高2倍。

 

   

   
 
   
   
   

Scheme 1.The photocatalytic H2    evolution

   

reaction on Pt/MoO3/TiO2.

   

   
   

       

         
   
   

Figure 1.Photocatalytic activities of H2 evolution

   

   
   

       

 

 

 

 

International Journal of Hydrogen Energy 2013,38,3582

 

 

5. 合成TiO2/AC/SO3H,提出固体酸光催化剂的概念。可以纯绿色光合成2-喹啉甲酰胺,产率达到39%,催化剂的酸密度达到1.55 µmol/g

 

 

 

   
 
   
   
   

Scheme1. The reaction mechanism of the    photosynthesis of 2-quinoline carboxamide using TiO2/AC/SO3H    catalyst.

   
   

       

         
   
   

Figure 1. Acid density and yield of 2-quinoline    carboxamide.

   

   
   

       

 

 

 

Journal of Molecular Catalysis A:Chemistry 2016,420,290

 

 

6. 合成了WO3/TiO2宽光谱响应高效光催化剂。该光催化剂可用于废气废水降解。

 

 

 

 

   
 
   
   
   

Figure 1. The photocatalytic O2 evolution    on

   

WO3/TiO2 and WO3    under UV- visible light.

   

   
   

    

         
   
   

Scheme 1. The O2 evolution reaction.

   

   
   

   

 

 

 


RSC Advance 2015, 5, 79815

 

 

7. 合成了ZnO/ZnGa2O4复合半导体材料。该光催化剂可以有效地光催化降解水溶液中的甲基橙,其效率比单独的ZnO提高13倍,比ZnGa2O4提高2倍。

 

   

   
 
   
   
   

Figure 1. SEM images of (a), ZnO  

   

(b) ZnO/ZnGa2O4-0.2.  

   

   

ZnO/ZnGa2O4-0.2  

   
   

       

         
   
   

Figure 2. The time courses of the photocatalytic     degradation of methyl orange    solution.

   
   

     

 

 

 

 

Applied Surface Science 2014,317,682

 

 

 

 

 

 

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