刘志勇课题组在太阳能光解水制氢研究方面取得新进展

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化学化工学院刘志勇课题组连续在《Chemical Engineering Journal》（CEJ）杂志的第359、360期上发表了两篇有关光催化分解水制氢的文章。CEJ是工程类1区TOP期刊，影响因子（IF）为6.735。

第359期文章题为Effective protect of oxygen vacancies in carbon layer coated black TiO2-x/CNNS hetero-junction photocatalyst(DOI: 10.1016/j.cej.2018.11.117)，报道了一种基于碳层保护的TiO2-x/CNNS异质结光催化剂。他们以三聚氰胺为前驱体，使用热缩聚、氧化热刻蚀和超声剥离的方法成功制备了CNNS。又以钛酸四丁酯为前躯体，醇解得到T/CNNS异质结。最后通过化学还原、自聚合和碳化等方法得到了C@BT/CNNS光催化剂。该催化剂在模拟太阳光条件下，光催化产氢速率达到了1830.93μmol h -1g-1。该研究提出的新型设计策略——碳层保护效应，为纳米级氧化防护技术的进一步发展提供了新思路。该论文通讯作者为刘志勇教授和吴建宁副教授，硕士研究生刘畅和武鹏程为共同一作。

  

                 图1：基于碳层保护的TiO2-x/CNNS异质结光催化机理

  

第360期文章题为Synthesis of hollow core-shell CdS@TiO2/Ni2P photocatalyst for enhancing hydrogen evolution and degradation of MB(DOI: doi.org/10.1016/j.cej.2018.11.211)，报道了一种空心结构的CdS@TiO2/Ni2P高效光催化剂。他们以SiO2为模版，将CdS和TiO2分别包覆在其表面，刻蚀后，得到了空心核壳结构的CdS@TiO2。最后，通过高温煅烧磷化的方法负载了5%wt的Ni2P作为助催化剂。通过分别在可见光和模拟太阳光下光催化产氢的性能和机理的研究，表明电子向壳层传输集中在外表面的Ni2P，因此可以作为产氢位点。而空穴传输向核层CdS的内表面并与牺牲剂反应，从而消耗掉空穴。该研究提出的新型设计策略——氧化和还原过程在空间上的分离，为提升光解水产氢效率提供了新思路。刘志勇教授为该论文的通讯作者，博士研究生吴可量为第一作者。

该研究顺应当前国家对新能源产业的重大战略需求，对于太阳能、风能等新型能源研究中存在的能源转化效率低、能源存储难等瓶颈性问题具有重要现实意义

刘志勇，男，1969年10月出生，四川资阳人，工学博士，教授，博士生导师，2011年3月至2015年11月任化学化工学院副院长。新疆天业（集团）特聘高级工程师，兵团材料化工工程技术研究中心、新疆自治区材料化工重点实验室常务副主任。石河子大学工学学部副主任，《石河子大学学报》（自然科学版）编委会委员，石河子大学第五批“263”青年骨干教师，学科带头人。编著《化学化工前沿概论》（副主编）、《医用基础化学实验》(副主编)、《纳米材料的制备与应用技术》（编委）、《农药学实验原理与方法》（编委）。先后在《Chemical Engineering Journal》、《Chemical Communication》、《Industrial & Engineering Chemistry Research》、《Dalton Transactions》、《Carbohydrate Polymers》、《Molecular Catalysis》、《Polymer》、《RSC Advances》、《Applied Surface Science》等期刊发表SCI收录学术论文50余篇，获得国家发明专利4件。先后主持国家973预研项目1项、国家自然科学基金项目3项、国家科技人员服务企业项目1项、省级科研项目4项、企业横向课题10余项，完成3项技术产业开发。荣获兵团科技进步奖二等奖1项（排名第一）、自治区教学成果二等奖1项（排名第三）、2018自治区化学学会“突出贡献奖”，指导的3名研究生获得自治区优秀硕士学位论文，3名研究生获得国家奖学金。