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金属氧化物相和表面活性的闪热化学工程

发布时间:2024-05-23 分享至:

基于材料中产生光激电子的瞬时热退火技术已被应用于碳、金属和窄带隙黑色氧化物的超快光学烧结。然而,激活白色氧化物的光热效应是一个巨大的挑战,它们的光热转换效率很低。近日,韩国科学技术院Il-Doo Kim,Sung-Yool Choi报道了提出了一种利用强脉冲光(IPL)辐照(温度>1800 °C,持续时间<20 ms,升温率/冷却率分别为1.4ⅹ105和4.6ⅹ10K s-1)的空气闪热冲击(FTS)诱导的瞬时高温退火技术,为高效光学烧结白色缺陷金属氧化物纳米片(NSs)提供了显著增强的光热转换效应。

本文要点:
1)通过自组装金属离子前驱体在氧化石墨烯模板上煅烧,得到了具有高比表面积和丰富反应中心的薄层多孔氧化物NSs,即SnO2、TiO2、ZnO和Co3O4
2)基于热模拟,研究人员发现NSs的纳米结晶度、缺陷和孔隙率导致了高的光热转换效率和低的热导率,这些设计特征可以用来克服白色氧化物的低光热效率。
3)有趣的是,FTS技术不仅可以实现氧化物的相工程,而且可以超快合成和稳定铂基催化合金NPs(一元到五元),甚至是氧化物NSs表面的Pt单原子。
4)SnO2 NSs表现出优异的化学电阻气敏特性,并可以集成到微机电系统(MEMS)中,突出了其规模化生产和商业化的潜力。
Kim et al., Flash-thermochemical engineering of phase and surface activity on metal oxides, Chem (2021)
DOI:10.1016/j.chempr.2021.12.003
https://doi.org/10.1016/j.chempr.2021.12.003