网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

西京学院:聚焦环境难题 王冰团队仿生设计破解光催化材料瓶颈

0
分享至

  近日,材料与能源科学技术研究院王冰副教授在材料与能源领域取得重要进展,其作为《Bioinspired Mortise-and-Tenon Stacking Supramolecular Engineering for Efficient Carrier Separation in S-Scheme Heterojunctions》(中文译名:《S型异质结高效载流子分离:仿生榫卯超分子堆叠策略》)论文第一作者的研究成果发表于中科院一区TOP期刊《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》(该期刊为中科院一区TOP期刊,影响因子18.5),西京学院为论文第一署名单位,赵玉真教授、苗宗成教授等担任论文共同通讯作者。该论文聚焦光催化材料领域的关键科学挑战,提出创新解决方案,具有重要科学意义与应用前景。

  在全球能源危机加剧和环境污染物治理需求日益迫切的背景下,开发高效稳定的光催化材料成为解决能源与环境问题的关键科学挑战。传统无机半导体如TiO₂存在宽带隙、快速电荷复合及光腐蚀等问题,而有机半导体虽有可调带隙优势,但结晶性差和载流子迁移率低等瓶颈制约了其发展。如何通过界面工程实现原子级电荷调控与结构稳定性协同优化,成为光催化领域亟待突破的难题。

  研究团队受中国传统榫卯结构力学互锁原理启发,提出仿生榫卯超分子结构设计策略。通过π-π堆叠与动态B-La配位键耦合,构建了SubPc-0/La₀.₀₁Ag₂.₉₉PO₄三维梯度超分子网络。该结构通过拓扑延伸与界面共价锚定,显著抑制分子链间滑动,增强π-轨道耦合,实现载流子高效分离。

  SubPc-0/La0.01Ag2.99PO4超分子结构合成示意图

  在理论计算方面,DFT计算表明B-La键合构型形成1.6 Å定向电荷传输通道,电子局域函数证实共价键特征。TDDFT分析显示,激发态电子从La 5d轨道向SubPc-0分子转移,抑制Ag⁺光腐蚀并增强O₂吸附(桥式构型吸附能-1.05 eV),促进超氧自由基(•O₂⁻)生成。

  SubPc-0/La0.01Ag2.99PO4体系的DFT计算

  此外,研究还揭示了体相与界面工程协同电荷调控机制。La掺杂诱导Ag₃PO₄晶格极化,通过各向异性电子离域优化体相电荷传输;S型异质结界面耦合形成超快(<10 ps)原子级电荷传输通道。飞秒瞬态吸收光谱(fs-TAS)与开尔文探针力显微镜(KPFM)证实,界面内建电场驱动电子从La₀.₀₁Ag₂.₉₉PO₄向SubPc-0定向迁移,显著降低电荷复合率。

  载流子分离动力学实验测试

  本研究基于仿生界面工程策略,构建了具有高效载流子分离能力与宽谱可见光响应的S型异质结光催化体系。其动态B-La键合与π-π堆积协同机制显著提升光生电荷传输效率,为光解水体系发展提供了新方案。未来研究将聚焦单原子位点调控与跨尺度载流子动力学优化,有望推动该技术在清洁能源与环境修复领域的规模化应用。

  王冰,西京学院副教授,工学博士。主要从事光化学/电化学工程、分子设计与太阳能转换光伏组件、基于理论计算指导材料设计相关研究,包括光催化分解水产氢、光催化水体净化及单原子催化剂的研发工作。近年来,主持西京学院高层次人才基金等研究课题多项,以第一作者/通讯作者身份在Advanced Functional Materials(IF 18.5)、Applied Catalysis B: Environmental(2篇,IF 20.3)、Chemical Engineering Journal(2篇,IF 13.4)、Small(IF 13)、Journal of Materials Science & Technology(IF 11.2)、Journal of Colloid and Interface Science(IF 9.4)等能源化学、材料科学领域重点期刊发表代表性论文20余篇。曾获博士/硕士国家奖学金、国家励志奖学金、西北大学优秀博士毕业论文(推荐陕西省优秀博士毕业论文)等荣誉,其团队致力于通过理论计算与实验验证协同推进高效光催化材料的理性设计。

  此次研究成果的发表,不仅彰显了我校在材料与能源领域的研究实力,也为解决全球能源与环境问题提供了新的思路和方法。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
葡媒:C罗可能在耗资3000万镑打造的豪宅结婚,然后将其出售

葡媒:C罗可能在耗资3000万镑打造的豪宅结婚,然后将其出售

懂球帝
2026-01-10 01:25:10
中国赚钱美国花?老戏骨祖孙三代在美奢华享乐过上“人上人”生活

中国赚钱美国花?老戏骨祖孙三代在美奢华享乐过上“人上人”生活

古事寻踪记
2026-01-08 07:10:52
三亚4菜1868元后续!涉事司机被罚1.5万,涉事海鲜店被立案调查

三亚4菜1868元后续!涉事司机被罚1.5万,涉事海鲜店被立案调查

奇思妙想草叶君
2026-01-10 15:02:59
国乒面临全军覆没!王曼昱也输了,对手发声引发担忧,马琳开门黑

国乒面临全军覆没!王曼昱也输了,对手发声引发担忧,马琳开门黑

三十年莱斯特城球迷
2026-01-10 20:56:18
1-2!足总杯惊天冷门 卫冕冠军输第6级别鱼腩 35岁鲁尼亲弟创奇迹

1-2!足总杯惊天冷门 卫冕冠军输第6级别鱼腩 35岁鲁尼亲弟创奇迹

我爱英超
2026-01-10 22:19:42
伊朗军方表示将捍卫国家利益

伊朗军方表示将捍卫国家利益

新华社
2026-01-10 20:35:04
索要奖金、猥亵女队员、夫人吃空饷?亚运会三金得主王莉再发声,此前称不敢再呆在家中

索要奖金、猥亵女队员、夫人吃空饷?亚运会三金得主王莉再发声,此前称不敢再呆在家中

新民周刊
2026-01-10 18:49:33
韩国某中学把“中华人民共和国”当作班级目标引争议

韩国某中学把“中华人民共和国”当作班级目标引争议

随波荡漾的漂流瓶
2026-01-10 17:50:06
多家车企密集降价促销!含特斯拉、小米汽车等多款高热度车型

多家车企密集降价促销!含特斯拉、小米汽车等多款高热度车型

每日经济新闻
2026-01-08 18:07:15
江苏35岁男子被骗到柬埔寨!妻子接到遗言电话,不止诈骗这么简单

江苏35岁男子被骗到柬埔寨!妻子接到遗言电话,不止诈骗这么简单

李健政观察
2026-01-10 14:45:38
日本知名巨头退出中国内地市场,平价品牌狂奔,有门店日排队3000桌

日本知名巨头退出中国内地市场,平价品牌狂奔,有门店日排队3000桌

21世纪经济报道
2026-01-10 12:58:46
穷追猛打!清华花心博士后婚内出轨,丢了工作奔赴新事业再被举报

穷追猛打!清华花心博士后婚内出轨,丢了工作奔赴新事业再被举报

火山诗话
2026-01-10 15:48:11
闹大了!闫学晶儿子是中戏新疆班,网友呼吁严查,这下她真要哭了

闹大了!闫学晶儿子是中戏新疆班,网友呼吁严查,这下她真要哭了

非常先生看娱乐
2026-01-09 17:10:34
在华刚拜完抗日英雄,李在明火速宣布访日,中国3亿大单白签了?

在华刚拜完抗日英雄,李在明火速宣布访日,中国3亿大单白签了?

博览历史
2026-01-10 12:06:09
结束访华后,李在明火速宣布访日,中方立下规矩,高市早苗失算了

结束访华后,李在明火速宣布访日,中方立下规矩,高市早苗失算了

博览历史
2026-01-10 19:33:09
44岁张杰近照曝光:体脂低至8%,这肌肉是认真的吗?

44岁张杰近照曝光:体脂低至8%,这肌肉是认真的吗?

健身迷
2026-01-10 09:47:21
明天要“冻”真格了!

明天要“冻”真格了!

上海长宁
2026-01-10 19:26:35
直降1800元!华为Mate旗舰突然官宣:1月10日,全系官降

直降1800元!华为Mate旗舰突然官宣:1月10日,全系官降

科技堡垒
2026-01-10 11:27:36
香港被鸡娃家长挤爆了,冲藤实力牛娃也无缘港大?香港留学是否过热了

香港被鸡娃家长挤爆了,冲藤实力牛娃也无缘港大?香港留学是否过热了

留学生日报
2026-01-09 21:40:59
上海二手房成交量爆了

上海二手房成交量爆了

魔都财观
2026-01-08 07:42:31
2026-01-10 23:27:00
教育早知道
教育早知道
天禾教育资助平台
1107文章数 3关注度
往期回顾 全部

科技要闻

传DeepSeek准备第二次震惊全世界

头条要闻

雷军:SU7是唯一击败Model 3的同档纯电轿车

头条要闻

雷军:SU7是唯一击败Model 3的同档纯电轿车

体育要闻

怒摔水瓶!杜兰特30+12 难阻火箭遭双杀

娱乐要闻

吴速玲曝儿子Joe是恋爱脑

财经要闻

这不算诈骗吗?水滴保诱导扣款惹众怒

汽车要闻

宝马25年全球销量246.3万台 中国仍是第一大市场

态度原创

教育
本地
旅游
时尚
公开课

教育要闻

学习的底层逻辑,藏在作息表里

本地新闻

云游内蒙|“包”你再来?一座在硬核里酿出诗意的城

旅游要闻

张家口康保“冰雪嘉年华”活动启幕 邀京津冀游客“红火过大年”

年底大牌返场 || 每次都“秒空”,这次100+真的好值!

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版