高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛及其组装体的合成

本项目拟探索设计与合成高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛及其组装体的有效途径。采用蒸发诱导自组装技术，拟将有机胺分子回流固化介孔二氧化钛初级粒子来稳固介观网络，以有效阻止高温下介孔结构的坍塌，同时抑制介孔二氧化钛初级粒子界面间的聚集生长和晶相转变，有效控制缺陷浓度，从而制备高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛材料。利用沉积、纳米铸造等方法将半导体氧化物、金属纳米粒子等植入到介孔二氧化钛的孔道中，制备多功能的介孔二氧化钛异质结组装体，以期拓宽材料的光吸收范围并提高光生载流子的分离效率。利用现代表征手段，稳态与瞬态表征技术相结合，揭示高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛结构与性能的关系、介孔二氧化钛及其组装体表面态能级以及光生载流子的动力学过程和能量传递机制等，提供光生载流子迁移、分离、复合等表面态信息，以推动高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛及其组装体在光催化和光电转换等方面的实用化进程。

本项目针对介孔二氧化钛在光催化过程中存在的晶化度低、孔道易塌陷进而导致的量子效率下降问题以及太阳光中的可见光吸收利用率低的问题，设计合成了高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛，并以此为宿主材料，采用压力诱导辅助纳米铸造等方法构筑了系列主客体材料，拓宽了复合体材料的光吸收范围并提高了光生载流子的分离效率，这些材料在光催化去除有机污染物方面表现出优异的性能和潜在的应用前景。利用X射线吸收、SPS等技术对高度稳定的高晶化度有序介孔二氧化钛组装体相互作用本质、能级匹配和能量传递以及这些因素与光生电荷分离的关系进行了系统深入的研究。本研究还在结构多样性的半导体氧化物微/纳分级结构的构筑、半导体氧化物与贵金属及晶态碳基复合材料的结构与形貌多样性调控等方面进行了有益的探索。