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張金龍教授課題組在石墨烯基光催化材料的研究中取得了突破性進(jìn)展，他們相繼在Nature出版社旗下刊物“Scientific Reports”上連續(xù)發(fā)表兩篇重要研究論文，先后報(bào)道了具有高活性面的Ti3+自摻雜TiO2納米棒復(fù)合硼摻雜石墨烯光催化材料（http://www.nature.com/srep/2014/140630/srep05493/pdf/srep05493.pdf），以及高分散TiO2復(fù)合硼摻雜石墨烯納米片光催化材料（http://www.nature.com/srep/2014/140911/srep06341/pdf/srep06341.pdf），并將它們成功應(yīng)用于光催化降解有機(jī)污染物及光還原CO2等領(lǐng)域。該系列工作由化學(xué)學(xué)院青年教師邢明陽博士在張金龍教授指導(dǎo)下完成。

近年來，將石墨烯應(yīng)用于對(duì)TiO2進(jìn)行光電化學(xué)性能的修飾成為光催化領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。石墨烯和TiO2之間的復(fù)合使具有優(yōu)良特性的納米模塊連接起來，大大提高其光生載流子的傳遞效率，尤其是硼摻雜石墨烯不僅可以傳輸電子還可以傳輸空穴。然而，單純摻雜石墨烯以及團(tuán)聚態(tài)的復(fù)合仍然難以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料表面電子和空穴的定向轉(zhuǎn)移?；谡n題組前期工作發(fā)現(xiàn)的Ti3+的摻雜以及高能面的暴露可以提高TiO2電子的定向轉(zhuǎn)移的研究成果（J. Catal., 2013, 297, 236; J. Am. Chem. Soc. 2014,136, 5852），研究人員制備了可實(shí)現(xiàn)電子空穴定向轉(zhuǎn)移的新型光催化劑。

同時(shí)，為了進(jìn)一步提高石墨烯表面電子的還原能力，課題組研究人員又對(duì)片狀石墨烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了可控微觀剪切，制備了硼摻雜石墨烯納米帶結(jié)構(gòu)（Chem. Commun., 2014, 50, 6637）。石墨烯尺寸的減小可以提高其費(fèi)米能級(jí)，使電子的還原能力增強(qiáng)。然后，課題組在制得的硼摻雜石墨烯納米帶表面繼續(xù)負(fù)載TiO2納米顆粒，經(jīng)過劇烈攪拌與超聲處理以后，石墨烯納米帶被進(jìn)一步剪切成尺寸更小的納米片結(jié)構(gòu)，其電子還原能力大大增強(qiáng)。這樣，所制備的TiO2復(fù)合硼摻雜石墨烯納米片結(jié)構(gòu)即具有高的氧化降解有機(jī)污染的能力，又同時(shí)具備高的光還原CO2的能力。

在以上研究工作的基礎(chǔ)上，課題組又對(duì)石墨烯的形貌和復(fù)合半導(dǎo)體的種類進(jìn)行了一系列研究，相關(guān)研究成果正在整理投稿之中。近年來，張金龍教授課題組在TiO2光催化體系以及有機(jī)-無機(jī)功能材料的設(shè)計(jì)與制備等領(lǐng)域取得了一系列的研究成果，相關(guān)成果已發(fā)表在J. Am. Chem. Soc. (3篇); Sci. Rep. (2篇); Energy Environ. Sci.; ACS Nano;Nanoscale; Chem. Commun.; J. Catal.; Ind. Eng. Chem. Res.等國際知名期刊上，引用次數(shù)達(dá)6000余次。