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受光照而引发氧化还原反应的半导体通常可做为光催化材料，在产氢、污染物降解等方面的应用前景较好。然而，光催化材料对太阳光的利用率不高限制了其真正市场化。
光催化功能材料带隙工程的计算研究
【摘 要】
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受光照而引发氧化还原反应的半导体通常可做为光催化材料，在产氢、污染物降解等方面的应用前景较好。然而，光催化材料对太阳光的利用率不高限制了其真正市场化。
【机 构】
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香港城市大学物理系 香港 999077;香港城市大学深圳研究院 深圳 518057
【出 处】
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中国化学会第十届全国无机化学学术会议
【发表日期】
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2019年3期
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稀土元素由于具有未充满电子的4f 轨道和镧系收缩等特征，特别是最丰度的轻稀土元素(镧、铈、镨、钕等)存在丰富的4f 空轨道，在于其他组分复合时，产生明显的协同作用。因此，稀土元素在很多化学反应中展现优异的催化性能，并已在机动车尾气净化净化领域得到重要应用。
将具有不同物化性质的材料在纳米尺度上进行复合是提升贵金属基电催化剂活性、选择性和稳定性的有效途径[1-3]。本报告从化学成分复合和结构复合两条途径着手，介绍核壳、异质和铃铛型贵金属基纳米异质结构材料的制备、表征和电催化应用，并对异质结构纳米材料中的电子耦合及晶格应变等可调控纳米材料催化性能的物理效应进行详细阐述，揭示纳米材料中的一些新规律、新现象和新特性。
等离激元(SPR)―半导体复合纳米结构是催化化学研究的热点之一。等离激元材料纳米金与半导体材料复合后会在界面间产生较强的界面电磁场，从而增强SPR 电子在界面上的转移传输能力，有助于催化活性的提高。
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金属纳米催化剂的热稳定性和催化活性通常表现出此消彼长的跷跷板关系，这一现象在纳米金催化剂上尤为显著。三十多年前，小尺寸(1-5nm)金纳米粒子在低温下优异的催化CO 氧化活性的发现，曾一度让人惊艳，刷新了人们对化学惰性金的催化性能乃至纳米催化的认识，并兴起了金催化的“淘金热”。
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氧化物纳米结构及其与金属的界面一直是多相催化研究的一个关注重点，其所涉及的界面效应与尺寸效应也是催化中的两类基本效应。早期的表面催化研究由于局限于单晶表面而无法研究这两种效应；利用分子束外延生长，我们现在可以在不同金属或者氧化物基底上构筑有序氧化物纳米结构与团簇，这为在原子/电子结构尺度深入理解界面与尺寸效应铺平了道路。
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单原子催化剂由于具有原子利用率高和催化性能优异等优点，是当前催化反应研究的重要活性材料[1]。以MoS2、NbS2 和TaS2 等为代表的二维层状过渡金属硫属化物(TMD)是常用于单原子负载和分散的母体材料，虽然这类负载型单原子催化剂已经展现了优异的催化活性，但依然存在单原子易迁移、聚集、脱落和溶解等问题，极大限制了催化活性和服役稳定性。