Pt基助催化剂形貌控制合成及在分解水光催化反应体系中的作用

本项目针对助催化剂材料在分解水制氢光催化反应体系中的重要作用，依据我们前期研究基础，首次提出将助催化剂形貌控制合成与催化剂表面改性相结合的方法来提高分解水体系的光催化制氢活性。利用化学还原法和液相外延生长法对助催化剂进行形貌控制合成，侧重于助催化剂材料的微观结构、表面性能和催化机理开展系统的实验研究。拟进行如下研究：（1）查明铂助催化剂颗粒形貌与分解水体系光催化性能的关系；（2）查明核壳结构铂钯合金助催化剂的颗粒形貌对分解水体系光催化活性的影响；（3）探索铂钯合金助催化剂影响光催化活性的机理。本项目的研究不仅有利于阐明光催化反应中负载助催化剂的双金属协同效应机制，对光催化剂表面改性工作具有指导意义，还为将来开展理论计算探讨助催化剂表面活性机理奠定基础。

助催化剂材料在分解水制氢光催化反应体系中起着非常重要的作用，本课题开展了贵金属助催化剂的形貌控制合成的工作，研究了助催化剂颗粒大小和形貌对光催化性能的影响。选用催化试验最常用贵金属助催化剂Pt，Pd及Pt-Pd合金等为研究对象，采用金属纳米颗粒形貌控制与助催化剂担载分离的两步法策略，成功实现助催化剂的形貌控制合成，制备出具有较高光催化活性的特定形貌光催化助催化剂负载的光催化反应体系。研究发现贵金属纳米颗粒负载改性光催化剂的光催化活性与贵金属纳米颗粒自身电催化活性保持一致，此结果表明金属/半导体光催化体系的光催化活性与金属电催化活性具有内在的联系，表明选用高活性电催化剂用于光催化反应具有很大的可行性；贵金属形貌控制工作通常需要添加结构导向剂比如PVP，控制金属颗粒的生长方向，实现颗粒形貌的控制，但结构导向剂的负载会严重影响金属纳米颗粒的催化活性。课题研究开发出一种新型的NaBH4/TBA的方法，可快速去除PVP等覆盖剂，大幅提高贵金属电催化以及光催化活性，结构导向剂清洗方法的开发，是贵金属形貌控制技术用于光催化反应的关键技术。