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隨著大氣中溫室氣體的濃度持續(xù)上升，全球平均氣溫也逐步提高。這一過程在短時間內是不可逆的。因此消除溫室氣體，開發(fā)可再生的清潔能源關系到全人類的生存和可持續(xù)發(fā)展。光催化作為一種極具潛力的太陽能利用手段，可以將CO₂轉化為高附加值的燃料和化學品，有利于解決全球能源短缺和環(huán)境危機。

但是CO₂分子較高的碳氧雙鍵鍵能和對稱性的分子結構使其吸附和活化需要越過極高的能壘。因此開發(fā)一種簡便環(huán)保有普適性的方法活化催化劑表面，使其對CO₂分子的親和力大大增強，成為一種有效的途徑。此外，光催化CO₂還原這一反應又涉及到復雜的多電子轉移路徑，導致了復雜的催化產物和反應動力學。如何構建性能優(yōu)異、穩(wěn)定廉價環(huán)保的光催化反應體系成為該領域的巨大挑戰(zhàn)。

澳大利亞阿德萊德大學化工與先進材料學院喬世璋教授研究團隊開發(fā)了一種超聲輔助的表面化學刻蝕方法在一系列鉍基氧化物的（010）表面構建活性位點。這一方法使得Bi₂MoO₆ 等金屬氧化物納米片表面對CO₂ 分子的吸附活化能壘降低，同時促進了光生電荷的分離和轉移，進而提高了光催化CO₂活性。這一方法同時也適用于BiVO₄與Bi₂WO₆ 等其他的光催化劑。

Bi₂MoO₆納米片有利于暴露更多地活性位點。這些活性中心由引入其（010）表面的氧空位產生。這些氧空位引起了晶格畸變，暴露出與其配位的金屬中心，成為了CO₂ 活化的中心。原位紅外測試表明在刻蝕的納米片表面產生了更多的CO₂ 吸附物種。DFT理論模擬計算也證明CO₂ 分子在其表面接受了更多來自催化劑的電子并降低了吸附能，這些使得CO₂ 分子的鍵長和鍵角發(fā)生更明顯的變化。修飾的納米片表面降低了二氧化碳還原中重要中間體轉化的能壘。一系列的光譜和電化學表征表明整個反應體系中光生電荷的分離和轉移也得到加強。

最終，該活化的納米片表面展現(xiàn)出高的活性、選擇性和穩(wěn)定性。該工作為開發(fā)新型光催化劑提供了一種表面工程新策略。