电开关型氮化碳纳米卷的制备及在二氧化碳捕捉和光催化转化性能研究

基本信息
批准号:21776058
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:王荷芳
学科分类:
依托单位:河北工业大学
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨永芳,赵茜,王延苏,武鲁明,段萌萌,施泽涛,伏青龙,孙洋洋
关键词:
纳米卷二氧化碳光催化多相催化剂氮化碳
结项摘要

There are lots problems in the process of low concentration carbon dioxide capture (such as high energy consumption and poor adsorption selectivity) and during the conversion of carbon dioxide (such as harsh conditions and low efficiency). The carbon nitride nanoscrolls have potential capability of charge-controlled switchable adsorption of carbon dioxide, and ruthenium complexes have the capability of photocatalytic conversion low concentration carbon dioxide to formic acid. The aim of this project is to prepare metal complexes modified Janus charge-controlled switchable carbon nitride nanoscrolls, which could realize adsorption and conversion of low concentration carbon dioxide. Janus carbon nitride nanosheets will be prepared by π-π stacking between ruthenium complexes and ultrathin carbon nitride nanosheets with PS sphere as template. Then Janus carbon nitride nanoscrolls will be prepared by rolling up Janus carbon nitride nanosheets, and their capability of carbon dioxide capture and photocatalytic conversion will be investigated. Through the structure-activity relationship between the structure of carbon nitride nanosheets and charge-controlled switchable adsorption of carbon dioxide and the effect of the structure of Janus carbon nitride nanoscrolls on the adsorption and conversion of carbon dioxide, the key factors of controlling carbon dioxide adsorption, conversion efficiency and product selectivity over charge-controlled switchable carbon nitride nanoscrolls would be investigated and the regulars of adsorption carbon dioxide on charge-controlled switchable carbon nitride nanoscrolls will be summarized. Janus carbon nitride nanoscrolls is a potential and novel photocatalytic material for the adsorption and conversion of low concentration carbon dioxide, which will provide scientific basis for the realization of low concentration carbon dioxide capture and recycling.

低浓度二氧化碳的捕获过程存在能耗高、吸附选择性差,二氧化碳转化条件苛刻、效率低的难题。氮化碳纳米卷具有潜在的电响应性吸附二氧化碳的能力,钌配合物具有二氧化碳光催化转化低浓度二氧化碳的能力。本项目拟制备金属配合物修饰的Janus电开关型氮化碳纳米卷,以实现低浓度二氧化碳吸附与转化。以PS球为模板,将钌配合物与超薄氮化碳纳米片层通过π-π堆积制备Janus氮化碳纳米片继而卷曲制备纳米卷,并研究其在二氧化碳捕获和光催化转化的性能。通过氮化碳纳米片层的结构与电响应吸附二氧化碳的构效关系和Janus氮化碳纳米卷的结构对二氧化碳吸附与转化性能的影响,发现控制电开关型氮化碳纳米卷对二氧化碳吸附与转化效率和产物选择性的核心要素,总结电开关型碳纳米卷对二氧化碳吸附与转化规律。Janus氮化碳纳米卷是一类潜在的、同时具有低浓度二氧化碳吸附与转化的新型光催化材料,为实现低浓度二氧化碳捕捉和利用提供科学依据。

项目摘要

低浓度二氧化碳的捕获过程存在能耗高、吸附选择性差,二氧化碳转化条件苛刻、效率低的难题。含氮碳材料、氮化碳纳米片层具有潜在的吸附和转化二氧化碳的能力。通过本项目的研究,发现了含氮碳材料、氮化碳纳米片层具有二氧化碳吸附和转化的内在原因,总结具有光、电 CO2催化转化性能碳材料的结构特点。通过研究碳材料吸附二氧化碳、光催化制备甲酸和电催化转化CO2的性能,揭示了控制碳材料体系转化效率和产物选择性的核心要素及作用机制,建立了提高转化效率和产物CO、甲酸选择性的一般性原则和方法,为实现低浓度二氧化碳气体吸附和转化提供科学依据。通过对研究成果进行总结,在 Chemical Engineering Journal,International Journal of Hydrogen Energy ,Chemical Engineering Science等本领域的重要学术刊物上发表 23 篇 SCI 论文,申请中国发明专利11 件。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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