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王晓 副研究员
纳米功能材料与光电应用课题组
工作电话:021-69163759
电子邮件:wangxiao@mail.sic.ac.cn
教育经历:
2008—2012,武汉理工大学,材料科学与工程,学士学位
2012—2017,中国科学院大学,材料物理与化学,博士学位
工作经历:
2017—2021,中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,助理研究员
2022—至今,中国科学院上海硅酸盐研究所,高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室,副研究员
科研工作简介:
挥发性有机污染物(VOCs,如醛类、苯系物等)是大气中常见污染物,不仅对人体健康产生极大危害,而且会在静稳条件下经光化学反应产生二次气溶胶,是大气颗粒物和臭氧污染的重要来源。光催化技术可直接利用太阳光,具有低能耗、高矿化率、可大规模施用的特性,在室内外低浓度VOCs消减中具有优势明显。然而目前常用的半导体光催化材料如TiO2、ZnO等存在比表面积小,对污染物捕获能力差;带隙较宽,光利用率低等不足,且典型VOCs光催化降解机制不明,易导致催化剂失活,给光催化技术实际应用带来了困难。
针对上述问题,考虑到室内外VOCs浓度低、停留时间短的特征,我们发展了具有超高比表面积、可见光活性的多种MOFs基光催化材料。针对MOFs光生电子-空穴寿命不足的问题,通过构建Z型异质结、碳量子点复合、贵金属颗粒负载等方式,促进光生载流子迁移并实现高活性自由基的生成。对流动相二甲苯的可见光催化降解效率可达90%,远优于已有文献报道TiO2基光催化材料性能。针对MOFs微孔孔道不利于污染物扩散的问题,通过调控合成参数,获得同时具有微孔/介孔的三维网络状MOF/MOX同相结材料,显著提高了典型VOCs的光催化降解速率。针对MOFs材料表面Lewis酸性位点为主,对Lewis酸性VOCs气体,特别是醛类捕获能力差的问题,通过引入碱金属调控配体局域电荷密度,实现配体活化,产生Lewis碱性位点,实现对于污染物的选择性吸附-降解。
图1:MIL-100(Fe) MOF/?-Fe2O3同相结光催化降解BTXS示意图
图2:MIL-100(Fe) MOF/MOX同相结光催化降解BTXS示意图
科研成果:
- Lu Chen, Xiao Wang*, Deliang Chen*, Jing Sun*,et al., One-pot Synthesis of the MIL-100 (Fe) MOF/MOX Homojunctions with Tunable Hierarchical Pores for the Photocatalytic Removal of BTXS. Applied Catalysis B: Environmental, 2022, 303 120885.
- Jiajun Yu, Xiao Wang*, Jing Sun*, et al., Enhanced adsorption and visible-light photocatalytic degradation of toluene by CQDs/UiO-66 MOG with hierarchical pores. Chemical Engineering Journal, 2022, 435, 135033.
- Lu Chen, Xiao Wang*, et al., In-situ Synthesis of Z-Scheme MIL-100(Fe)/α-Fe2O3 Heterojunction for Enhanced Adsorption and Visible-light Photocatalytic Oxidation of O-xylene. Chemical Engineering Journal, 2021, 416,129112.
- Xiao Wang, Jing Sun*, et al., In-situ preparation of Ti3C2/Ti3+-TiO2 composites with mosaic structures for the adsorption and Photo-degradation of flowing acetaldehyde under visible light. Applied Surface Science, 2020, 531, 147101.
- Xiao Wang, Jing Sun*, et al., Surface modification of 2-D Ti3C2Tx for the effective capture and elimination of acetaldehyde as a co-catalyst: A theoretical and experimental study. Surfaces and Interfaces, 2021, 25,101284.
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