高效率TiO2基光热协同催化剂的制备

基本信息
批准号:51372120
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:曹亚安
学科分类:
依托单位:南开大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:于彦龙,郭丽梅,王景声,赵丹丹,黎莎,唐越,武迪,阎亚斌,黄绍龙
关键词:
催化活性掺杂复合技术光热协同催化机理TiO2基光热协同催化剂
结项摘要

This project prepares a 'highly efficient TiO2 based photo-thermo catalysts' using physical chemistry method with doping and compositing techniques. These catalysts possess dual functions: photocatalytic effect and thermocatalytic effect. Under the irradiation of UV or visible light, photocatalytic effect reacts on the surface of TiO2 with the simultaneous reaction of thermal catalytic oxidization effect. The catalysts' performance could be improved effectively by the synergistic effect of photocatalytic reaction and thermocatalytic reaction. The catalysts' crystal structures, band structure of heterojunction interface and the steady and transient processes of photogenerated carriers would be investigated by X-Ray Diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, Transmission Electron Microscope, Diffuse Reflectance Spectrophotometry, Transient Fluorescence Spectroscopy, Photocurrent action Spectra and I-V curves. And the transmission and oxidation processes of oxygen molecules on the surface and interface and the oxidation and reduction processes on solid-liquid interface would also be studied to reveal the mechanism of the photo and thermo synergistic catalytic effect. This work would help and lay the foundation for establishing a new method of designing and controlling the structure, performance and function of TiO2 based photo-thermo catalysts with high efficiency and long service life.

本项目采用物理化学等制备方法和摻杂复合调控技术,研制具有光催化和热催化双功能的"高效率TiO2基光热协同催化剂"。该催化剂在光催化实验中光催化和热催化反应同时发生,并通过光催化和热催化协同作用使催化剂的催化活性得到了有效提高。利用XRD、XPS、TEM、吸收光谱、瞬态荧光光谱、光电流作用谱和I-V曲线等,研究催化剂的晶相结构、异质界面能带结构和光生载流子稳态瞬态过程以及表面、界面O2分子的转移传递氧化过程和固/液界面光生载流子的氧化还原过程,揭示催化剂光热协同催化机理。建立掺杂复合调控TiO2基光热协同催化剂的结构、性能和功能性的新方法,为实现催化剂的高效率和长寿命奠定基础。

项目摘要

本项目按照研究计划顺利完成,已达到了预期的研究目标。本项目主要围绕着研制“高效率TiO2基光热协同催化剂”,揭示催化剂光热协同催化机理开展研究,其主要研究成果如下:1)采用物理化学制备方法,结合摻杂复合调控技术,制备出不同金属离子掺杂的TiO2基(TiO2-Mex%,Me: Pt、Pd、Cu和In)和 ZrO2 基(ZrO2-Mex%,Me: Pd、N和Mn)热催化剂、石墨烯基异质结热催化剂(GR /WO3x%、GR/ZnOx%和GR/Ni3(BO3)2 x%)和表面处理TiO2、Pd 表面修饰TiO2(TiO2-Pd x%)光热协同催化剂。研究了催化剂结构和能带结构;研究了催化剂表界面光、热载流子氧化还原过程机制与能带结构的关系;研究了催化剂光、热载流子协同作用、表面活性氧物种(O2- 和 OH·等)的产生和表界面催化反应机制;揭示了催化剂光热协同催化的机理。2)开展了相关性研究,如,高活性可见光催化剂的研制、PbBiO 2 X(X = Cl, Br and I)催化剂的制备和光催化机理的研究、Pd掺杂TiO2表面化学催化机理的研究和光催化还原CO2合成CH4的研究等。在项目执行期间(四年)发表SCI论文31篇,申请发明专利4项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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