光催化必威体育精装版科研动态导读（2016-7）.PDF

光催化必威体育精装版科研动态导读（2016-7 ） 本文内容仅限技术交流 ！ Jacques, Grey 编译整理 1.对光催化过程中羟基自由基(•OH)产生的理解 （2016-6-30 ） 原题：Understanding Hydroxyl Radical (•OH) Generation Processes in Photocatalysis. 引自：Yoshio Nosaka et al. ACS Energy Lett. 2016, 1, 356−359. 图 1-上图：在二氧化钛 OH 桥位点上的光催化反应推断路径：实线箭头代表锐钛矿， 虚线箭头代表金红石；下图：在二氧化钛 OH 端位点上的光催化反应推断路径。 今天，光催化技术由于在环境净化应用领域中 ，可以在光能帮助下有效去除有害有机污染物质与污渍，从而得 到人们更广泛的关注。更重要的是，此项技术还可以用于太阳能分解水制取氢气。为了有效地开发光催化产品，人 们一直非常想弄清光催化实质机理。然而，我们还是有许多有争议之处。日本长冈技术大学的研究者们针对目前最 具争议性的议题——TiO 光催化过程中产生的羟基自由基展开论述。研究者们指出还原 H O 产生羟基自由基绝不 2 2 2 会发生在 TiO2 光催化中。为什么金红石光催化活性低，而锐钛矿的要高？这就需要了解羟基自由基产生细节：在 TiO 表面，OH 基团可以分为两种不同配位位点：端 OH 与桥 OH。图中（上）锐钛矿表面，桥 OH 被 h+氧化以 2 及水的亲核攻击后进入空穴表面捕获装态，一小部分这种状态可以释放出•OH ，而对于金红石，要继续捕获颗粒表 面上产生的第二个空穴，然后形成一个 Ti-O-O-Ti 物质（这是因为 Ti-Ti 之间的距离在锐钛矿（296pm ）与金红石 （379pm ）之间是不一样的），再随后当此物质被第三个空穴分裂开时候 ，会释放出•OH。 1 / 10 2. 花朵的能量：利用植物的表皮结构提升薄层太阳电池中的光吸收 （2016-3-16 ） 原题：Flower Power: Exploiting Plants’Epidermal Structures for Enhanced Light Harvesting in Thin-Film Solar Cells. 引自：Ruben Hunig, et al. Adv. Optical Mater. 2016, DOI: 10.1002/adom.201600046. 图2-所研究的植物的选择以及复制：a)在入射角为 80 度、波长为 560nm 的情况下，比较参考平面玻璃，不同的叶片以及 花瓣复制物的反射角。顶部与底部插图分别反应了微乳突与一个 El Toro 玫瑰的图片的宽(W)/高(h)比。b)复制过程原理图： (i)聚二甲基硅烷(PDMS)模型表皮表面结构的转化，(ii)在紫外光(UV)照射的固化对抗过程，PDMS 弹性体产生了负向结构的 印迹结果。以及(iii)在基底上复制结构之后保持的对抗紫外暴露固化。c)由扫描电子显微镜（SEM ）得到的玫瑰花微乳突的 俯视图。比例尺为 10μm。d)从 55 度角观察到的 El Toro 玫瑰花微乳突。 今天，植物表面进化出复杂而极其特殊的功能，这为开发新型材料提供了大量的灵感，比如，我们将叶片、花 瓣的疏水特征引入到人造的自清洁表面。虽然 ， 早在 1974 年，光合成已经被用在太阳能转化上，但直到今日光伏 器件的光吸收能力还有仍有很大的挖掘潜力。角膜乳突状结构阵列因为具有快速增殖以及减反射的特性而成为关注 的焦点。减反射的原因是：结构拥有次波长尺寸的突起，这些突起在太阳能电池层垛中起到了逐渐增加平均反射系 数的有效介质作用。这样，这些阵列仅仅提升了光伏中光吸收的特性，却不用改变光子传播方向。植物的表皮，尤 其是叶片以及花瓣，其表层细胞拥有微/纳米尺寸结构，不仅减少了反射损失，也将照射来的光