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【学术聚焦】朱君江教授课题组发表最新研究成果论文

作者:化工学院来源:化工学院 阅读:发布时间:2021-09-24审稿:李伟

近日,我校化工学院朱君江教授课题组关于“In-situ template formation method to synthesize hierarchically porous carbon for electrocatalytic reduction of 4-nitrophenol”的最新研究成果被国际知名期刊Carbon接收(2021,184, 596-608,IF= 9.594)。青年教师肖萍博士和博士生王珊为论文的共同第一作者,朱君江教授为唯一通讯作者,武汉纺织大学为第一单位。

本项工作为多级孔碳材料构建了一种性能优越且过程简便的制备方法。其核心思想为:以金属硝酸盐作为模板剂前驱体,在钙钛矿模板剂生成过程中,一方面硝酸盐分解产生的气体可促进碳表面含氧官能团形成,另一方面金属氧化物迁移复合过程中留下介孔和微孔孔道;通过刻蚀去除钙钛矿颗粒模板剂,最终实现含微孔-介孔孔道的高比表面积碳材料的合成。此外,改变碳前驱体类型可调节多孔碳表面含氧官能团含量。由此制备的多级孔碳材料作为电催化剂,用于催化还原4-硝基苯酚反应性能优异,展示了多级孔碳材料在电催化法消除环境污染物中的应用前景。

朱君江现为湖北省人才项目特聘教授,课题组现有成员3人,包括:2019年新引进的毕惠婷博士和2020年新引进的肖萍博士。课题组主要致力于高效环境催化剂的设计制备及其催化转化机制的研究。针对工业废水和机动车尾气等环境污染问题,采用钙钛矿氧化物和石墨型氮化碳材料为催化剂,以催化技术对上述排放的环境污染物进行催化治理。基于多年研究工作,分别以石墨型氮化碳材料和钙钛矿氧化物为研究对象,在ACS Applied Materials & Interfaces和ACSCatalysis发表了综述文章。

近年来,朱君江教授课题组在生物质精细化学品合成、能源转化以及挥发性有机物治理等方面开展了深入研究。比如:(1)发展了一种制备多孔钙钛矿氧化物的原位碳模板法,在提升钙钛矿比表面积和孔体积的同时,可调控其表面元素分布和表面酸碱性。由此制备的多孔LaFeO3钙钛矿表现出优异的催化生物质平台分子选择加氢性能。结合理论计算模拟了反应物在催化剂表面吸附构型,揭示了钙钛矿选择加氢催化机制;(2)电解水制氢作为便捷的制取氢气能源的方式,常用的贵金属Pt催化剂价格高昂且负载量高,为降低成本,课题组选择类富勒烯结构WS2负载价格Pd催化剂,以低载量(0.76%)和原位生成WO3的氢溢流作用实现高效电解制氢,并对产氢机制进行了深入研究;(3)碳材料是一类传统的工业用催化材料,比表面积高且导电性优异,且具有丰富的影响其物化性能的表面官能团。课题组以金属硝酸盐为模板剂前驱体,通过原位合成钙钛矿模板剂并借助硝酸盐分解过程中释放氧化性气体等方式,制备了高比表面的多级孔碳材料。并通过对碳材料表面含氧官能团种类和数量的优化,研究了碳材料电催化消除环境污染物性能。上述成果分别发表于:ACS Applied Materials & Interfaces2019,11, 15517-15527; Journal of Catalysis2019,380, 215-223;Carbon,2021,184, 596-608。对于可挥发性有机物的催化消除研究也在积极推进,相关研究成果正在整理中。

图1.a)原位碳模板法制备钙钛矿氧化物催化糠醛加氢反应;b)钙钛矿表面反应物分子吸附与产物脱附的理论构型;c)富勒烯WS2负载Pd催化剂电催化制氢反应机理;d)金属硝酸盐为模板剂前驱体合成多级孔碳材料用于电催化还原4-硝基苯酚。

(校领导看望慰问朱君江教授团队)

朱君江教授课题组自2018年组建以来,在学校和学院科研平台的支持下,捷报频传。2019年,朱君江教授获得国家自然科学基金面上项目资助(批准号:21976141)。2019年,朱君江教授作为负责人获批湖北省重大专项(中央引导地方科技发展专项)项目。2020年,课题组成员毕惠婷博士获得国家自然科学基金青年项目资助(批准号:52002292)。2020年,朱君江教授团队获批湖北省高等学校优秀中青年科技创新团队计划项目。2021年,课题组成员肖萍博士获得国家自然科学基金青年项目资助(批准号:22102123)。2021年,朱君江教授团队获批湖北省自然科学基金计划创新群体项目。

朱君江教授作为第一完成人以“污染控制与绿色合成催化材料的制备与作用机制”项目获得2018年度湖北省自然科学奖三等奖。朱君江教授作为第四完成人以“典型大气污染物高效净化稀土催化剂”项目获得中国稀土学会稀土科学技术奖一等奖。朱君江教授以“高效环境污染治理氧化物催化材料的构建及其作用机制”项目获得2020年度武汉纺织大学自然科学奖一等奖。朱君江教授被评为2020年度武汉纺织大学科研标兵。目前,课题组已发表SCI论文近20篇,其中SCI一区5篇;申请国家发明专利3项(其中,已授权1项)。

朱君江教授带领团队教师和研究生积极参加学术会议,在中国稀土学会2020学术年会、第三届全国能源与环境科技会议等学术会议作邀请报告或口头报告等。朱君江教授获得第三届全国能源与环境科技会议“环境催化与绿色化学Ⅰ”分会Keynote报告人。团队向国内外同行专家展示了最新研究成果,积极交流、扩大思路、开拓视野,促进团队成员学术水平的进步,同时也向国内同行展示武汉纺织大学在催化领域的研究实力。

个人简介:

朱君江教授于2005年6月博士毕业于中国科学院长春应用化学研究所,2007-2011年先后在葡萄牙波尔图大学和德国柏林工业大学开展博士后研究。2018年入职武汉纺织大学化学与化工学院。现为中国能源学会能源与环境专业委员会秘书长、全国环境催化与环境材料学术会议学术委员会委员、华人光催化材料学术委员会委员、全国能源与环境科技学术会议学术委员会委员,《Annals of Advances in Chemistry》、《Colloid and Surface Science》等学术杂志编委,兼任Journal oftheAmerican Chemical Society, AdvancedMaterials、ACS Catalysis和Applied Catalysis B: Environmental等十几种国际学术期刊长期审稿人。南非大学兼职博士生导师。

欢迎关注“朱君江催化研究团队”微信公众号,了解更多研究内容。

编辑:程鹏
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