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化学化工学院“碳中和”研究团队在催化领域TOP期刊上发表最新研究成果


文章来源:mgm美高梅79906    发布时间:2024-01-10    浏览次数:114

  近日,化学化工学院碳中和与环境催化技术研究团队在催化领域TOP期刊Applied Catalysis B: Environment & Energy(应用催化B:环境与能源)(中科院1区,影响因子22.1,引用分37.9)发表了题为“Si-doped ZnAl-LDH nanosheets by layer-engineering for efficient photoelectrocatalytic water splitting(硅掺杂锌铝水滑石纳米片及其光电催化分解水制氢)”的最新研究成果。

  近年来,光伏产业的发展极大地带动了多晶硅产业的迅猛发展,全球多晶硅产量超过了100万吨/年,其中我国占据总产量的85%以上。目前,多晶硅产业已经成为我国新疆地区新能源发展的重要产业。然而,在生产多晶硅过程中会产生大量的副产物四氯化硅(SiCl4,又称STC)。据统计,每生产1吨多晶硅会产生SiCl4约10~15吨,SiCl4是一种强腐蚀性的液体,对安全和环保的危害极大。如何高效处理SiCl4,对于多晶硅产业的可持续发展具有重要的意义。

  该团队采用SiCl4作为化学剥离剂,制备了一种硅掺杂锌铝水滑石(Si-ZnAl-LDH)催化剂,通过SiCl4化学剥离法将二维层状ZnAl-LDH纳米片进行剥离分层,形成了富有“Al-O-Si”化学键的非晶化Si-ZnAl-LDH纳米片,自卷曲后形成了三维纳米球。研究发现Si的引入有效提升了材料的催化性能,改变了体系的电荷分布和活性位点的局部电子结构,降低了电子跃迁所需的激发能,增加了原子轨道的杂化程度,进而提升了整体的催化性能。这一方法不仅优化了电解水产氢效率,使其更加经济高效,同时也为SiCl4资源化利用提供了新的可能性。

  论文的第一作者为化学化工学院硕士研究生鲍文涛和博士研究生唐赢,通讯作者为张丽莉研究员、杨金凤教授和于锋教授。该工作得到了兵团财政科技计划资助能源与化工清洁高效转化利用科技创新工程项目(2023AB033)、硅基先进材料八师石河子市重点实验室(2023PT01)等项目的资助。

  (通讯员:张洁)


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