近日，我院张宗波教授在金属改性纳米材料的多相制备领域取得重要进展，相关研究成果《超声波增强液-液界面反应改进铁掺杂碳点（Fe-CDs）以实现优异的光催化性能》（Ultrasonic enhanced liquid-liquid interfacial reaction for improving the synthesis of Iron-doped carbon dots (Fe-CDs) for achieving superior photocatalytic performance）发表在《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》。《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》是致力于有关胶体与界面科学基本原理及其在先进材料、纳米医学、能源及相关领域概念性新应用的国际顶级期刊，目前影响因子为9.9（SCI一区Top）。论文第一作者与通讯作者为张宗波教授，共同通讯作者为化学化工学院的吴文婷教授，论文第二作者为2021级学术硕士宋世良，中国石油大学（华东）为独立完成单位，该研究得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金及青岛市自然科学基金等项目的资助。
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零维碳基纳米材料，简称碳点(CDs)由于其丰富的表面官能团和优异的光稳定性，在传感和光催化等领域得到了广泛的应用。然而，常规碳点内部的电子-空穴复合速率过快，严重影响了其性能。金属掺杂碳点(M−CDs)可以改变CDs的电子传输性质和表面特性。然而，在温和条件下精确可控地制备碳纳米材料是一个很大的挑战，特别是金属催化多相制备。常见的水热法和微波法存在过程耗时，安全性低，产物性能差等缺陷。而槽式超声波辅助的方法很好地解决了安全性差的问题，但仍较为耗时，这与工业应用要求相悖。
超声辅助液-液界面合成系统
水下三维声场测量平台及实验示意图
为了解决上述问题，本文提出了一种利用高密度超声增强液-液界面反应体系的有效方法。在这种常温常压反应条件下成功合成了铁掺杂碳点(Fe-CDs)。结果表明，瞬态空化为制备Fe-CDs提供了高温高压的微环境。此外，由于声流和空化效应，反应液滴的尺寸从200.0±17.3 μm减小到8.1±2.9 μm，增加了两反应相的比表面积，传质系数提高了252.0%以上。结果表明，产率提高了一个多数量级(从0.7±0.1%提高到11.9±0.2%)，Fe元素掺杂率达到20.9%。得到的Fe-CDs光催化氧化1,4-二氢吡啶(1,4- dhp)的转化率高达98.2%。本研究为高效、安全生产Fe-CDs提供了一条新的途径，具有广阔的工业应用前景。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979724010506
