基于低维材料的自供电光电探测器研究进展
张宇航, 赵伟玮, 刘宏微, 吕俊鹏
【物理化学学报】doi: 10.3866/PKU.WHXB202310004
自供电光电探测器可在无外部供能时将入射光信号转换为电信号,实现光探测功能。结合低维材料可将自供电光电探测器尺寸缩小至微纳量级,从而进一步实现器件的微型化和集成化。本文介绍了基于自供电技术的低维材料光电探测器的架构及工作原理,总结了当前自供电光电探测器应用进展,讨论了自供电光电探测器未来的发展方向与存在的问题,希望能为新型自供电光电探测器的材料选择和开发提供参考。
关键词: 自供电, 光电探测器, 低维材料, 异质结, 光伏效应
Ir调控中间体生成类型抑制光催化甲烷转化中产物过氧化
张宇航, 李意, 曹玥晗, 帅英杰, 周宇, 周莹
【物理化学学报】doi: 10.1016/j.actphy.2025.100173
储量丰富的甲烷不仅是优质化石燃料,而且是合成高附加值化工产品的核心原料。太阳能推动的甲烷转化过程,为温和环境下直接制取甲醇(CH3OH)、甲醛(HCHO)等高价值化学品提供了前景十分广阔的途径。然而,该转化过程的核心挑战在于目标产物很容易发生过氧化反应,使得目标产物的选择性处于较低水平,这成为该领域迫切需要突破的关键瓶颈。在此,我们构建了Ir修饰的CdS (Irx/CdS)光催化体系,提出通过金属Ir调控关键核心反应中间体的生成种类,是提高目标产物选择性并遏制过氧化的有效策略。通过原位漫反射傅里叶变换红外光谱(in situ DRIFTS)证实,在甲烷活化过程里,关键中间体的生成种类存在差异,这对产物分布发挥决定性影响。在纯CdS表面CH4活化生成*CH3O关键中间体倾向于通过其O原子参与到后续深度氧化反应中,最终生成CO2等过氧化产物;而负载Ir后,关键反应中间体转变为*CH3,Ir位点通过局域电子转移促进*CH3向‧CH3自由基的转化,生成的‧CH3自由基与‧OH自由基快速结合定向生成CH3OH。光催化CH4转化性能评价结果显示,在60 ℃、0.1 MPa及分子氧为氧化剂作用下,0.50 wt% Ir负载的Ir0.50/CdS时表现出最佳性能:其含氧液相产物(CH3OH和HCHO)产率达509.2 μmol g−1 h−1,总选择性提升至88%。结合X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及透射电子显微镜(TEM)等表征技术用于催化材料的表征测试,发现Ir在催化剂表面有两种价态共存(金属态Ir0和氧化态Ir4+),且以金属态为主导。本工作提出的金属修饰调控中间体生成类型以抑制过氧化的策略,为高效转化甲烷制备高值含氧化学品提供了新思路。
关键词: 甲烷转化, 光催化, 金属负载, 关键中间体生成

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