MInO2(M=Li,Na,K,Ag)的结构调控及其光催化反应界面特性研究

基本信息
批准号:51272032
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:张世英
学科分类:
依托单位:长沙学院
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张向超,李荣喜,廖兴盛,许第发,罗卓,秦伟
关键词:
含In多元金属氧化物光催化介孔材料界面特性结构调控
结项摘要

In this program, the indium-containing multimetal oxide MInO2 (M=Li,Na,K,Ag), indium locate B site, would be confirmed as research object,the structure controlling strategy of the indium-containing multimetal oxide MInO2 would be investigated by adjusting the chemical composition of AxByOz using series of metal ion doping A site or B site and series of nonmetal ion doping O site or formatiom the novel oxynitride and oxyhalilds. The mechanism of controlling synthesis of the indium-containing multimetal oxide MInO2 (M=Li,Na,K,Ag) porous nano-materials by mixing the solvent self-assembly technology would be discussed. The chemical component, crystalline structure, surface morphology, porosity distributing, energy band structure, density states and photocatalytic property of the indium-containing multimetal oxide MInO2 (M=Li,Na,K,Ag) would be discussed using experimental test characterization and theoretical calculation simulation. The evolvement process of the surface structure of the indium-containing multimetal oxide MInO2 (M=Li,Na,K,Ag) would be studied during the process of decomposing contamination. The mechanism of quantum performance and photo-generated electron transfer at interface of the indium-containing multimetal oxide MInO2 (M=Li,Na,K,Ag) would be analyzed. These results would provide the theoretical foundation and experimental technology for design, formation and development of novel high-efficiency photocatalyst with visible light irradiation. There is a promising application for treating sewage and cleaning air in the fields of environmental protection.

本项目拟以AxByOz系列B位含In多元金属氧化物为研究对象,通过在A位或B位掺杂不同金属离子以及O位的非金属离子掺杂或氮氧化物的组成调控,研究MInO2(M=Li,Na,K,Ag)优化设计原则和结构控制策略;探讨MInO2多孔材料的混合溶剂自组装技术控制合成机制,结合第一性计算模拟和实验测试表征,分析系列MInO2的化学组成、微观形貌、表面结构、孔的形态、能带构成等与光催化性能的构效关系,研究MInO2在光催化反应的新奇量子态和光电量子迁移机制等界面特性;分析归纳典型污染物消除过程中在材料表面的残留情况以及材料表面微观结构的演化过程和变化规律,揭示MInO2(M=Li,Na,K,Ag)系列B位含In多元金属氧化物的光催化反应机理。研究结果将为研制、设计、开发高效的可见光响应的新型光催化剂提供理论基础和关键技术,在废水处理和空气净化等环境光催化领域具有广阔的应用前景。

项目摘要

本项目以MInO2 (M=Li, Na, K, Ag)多元金属氧化物为研究对象,研究了MInO2基半导体光催化材料结构调控策略和性能增强机制。主要研究内容和结果包括:(1)采用溶胶-凝胶和固相法等合成了MInO2,W(Mo)-MInO2和Pt/NaInO2等系列新型微纳结构光催化剂,研究了制备工艺条件对材料微观结构的影响,开发了具有自主知识产权的In基光催化材料制备关键技术;(2)通过掺杂W、Mo和N元素以及负载贵金属Pt等结构调控策略,研究了MInO2基材料带隙变化特点和界面光生载流子迁移机制,探索了其可见光光催化活性增强的有效途径;(3)以气相甲醛和液相亚甲基蓝(MB)为目标降解物,研究了所制备系列样品的光催化活性,在可见光照射90 min条件下,6 at% W-LiInO2对MB降解率达99.6%,Pt/NaInO2具有良好的室温催化氧化甲醛性能,20 min可将甲醛浓度从150 ppm降到10 ppm以下;(4)分析了系列MInO2的化学组成、微观形貌、表面结构、孔的形态和能带构成等微观结构与光催化性能的构效关系,揭示了其可见光活性作用机理。通过项目的实施,相关研究结果在Applied Surface Science、RSC Advances以及Catalysis Communications等国际SCI期刊共发表论文10篇,中文期刊论文1篇,学术专著1项,受邀撰写英文著作1章,申报国家发明专利8项,已授权3项,参加国内外学术会议8次,3名研究生完成学业获得硕士学位,培养博士生1位,2位核心成员晋升副教授职称。对照计划任务书,圆满完成了本课题的任务。研究结果为研制、设计、开发高效的In基可见光响应的光催化材料提供了理论基础和实验依据,将在染料废水处理和室内空气净化等环境光催化领域具有广阔的应用前景。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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