全球经济的迅速发展伴随着资源消耗和环境污染的不断增加，特别是工业中广泛使用的一些化学物质如双酚A(BPA)等，对生态系统产生严重威胁。这促使我们寻找绿色可持续的先进技术来处理工业废水中的有害物质。传统光催化技术往往仅限于紫外-可见光(UV-Vis)范围。红外光(NIR)能量占太阳光能量的50%以上，并且具有比UV-Vis更高的组织穿透能力和更低的光毒性，因而利用NIR光催化降解，开发近红外光催化剂成为改善光催化技术的必然选择，对于能源和环保都具有重要意义。为确保在实际应用中能够取得可观的效果，新催化剂在UV-Vis-NIR范围内表现出色的同时，还要具备高度选择性和稳定性。
近日，材料学部先进材料计算与设计团队在全光谱光催化方面取得研究进展。团队通过电纺技术合成了系列一维MWO4 (M=Mn, Co和Cd)全光谱光催化剂，并实现对其结构的精确控制。通过紫外-可见-近红外漫反射光谱对这些催化剂进行了详尽的表征，展示了它们在不同波长范围内(200-2000 nm)的光吸收特性。同时通过离子跃迁机制和密度泛函理论的深入分析，进一步揭示了催化剂在UV-Vis区域和NIR区域光吸收机制的内在原理，为其在全光谱光催化反应中的作用机制提供了重要的理论支持。
图1 MnWO4、CoWO4和CdWO4样品 (a) 在200 nm至2000 nm范围内的DRS光谱，以及在800至2000 nm范围内的放大图像（插图），(b) Tauc图，(c) 模特肖特基图，以及 (e-f) DOS图。(g-i) Mn2+、Co2+和Cd2+的3d电子构型图。
相关研究成果以“Efficient Wide-spectrum One-dimensional MWO4 (M=Mn, Co, and Cd) Photocatalysts: Synthesis, Characterization and Density Functional Theory Study”为题在国际期刊《Journal of Colloid and Interface Science》（中科院I区，TOP期刊，IF：9.9）上在线发表。齐鲁工业大学（山东省科学院）材料学部2021级研究生韩若婷为第一作者，卢启芳教授和郭恩言副教授为共同通讯作者。该研究得到山东省自然科学基金和济南市人才发展专项资金项目等的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.02.132
