贵金属和石墨烯共修饰晶面可控多级结构TiO2光催化材料的构建及催化性能研究

基本信息
批准号:21501131
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:安会琴
学科分类:
依托单位:天津工业大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:尹振,杜斌,李一新,徐磊,闫侠,赵宇新
关键词:
石墨烯多级结构TiO2基光催化材料暴露晶面贵金属
结项摘要

TiO2 is one of the promising photocatalysis materials, its limited visible spectral response and photogenerated carrier recombination are the key scientific problems to be solved. Based on the scientific problems mentioned above and surface reaction characteristic of photocatalysis, we propose a new idea of microstructure control and surface modification of TiO2 designed in one catalyst. Firstly, a series of hierarchical TiO2 with controllable exposed facets will be systematically prepared by solvothermal reaction. Taking full advantage of the high specific surface area, special structure of TiO2 and the synergistic effect of different exposed facets, the photocatalytic activity of TiO2 will be improved. Then, the obtained TiO2 will be further co-modified by noble metal and graphene in order to extend the photoresponse and improve separation efficiency of photogenerated carrier. Thus, the hierarchical TiO2 with controllable exposed facets co-modified by noble metal and graphene will be prepared, they can be used in the field of energy and environmental protection. Specifically, the controllable constructing method of catalyst structure will be established. The effects of microstructure of prepared materials and interaction between TiO2, noble metal and graphene by different preparation methods and conditions on the electron transport mechanism and photocatalytic properties of catalysts will be discussed. The inherent relationship between the material structures and morphology, the surface physical and chemical properties and the catalytic properties will be mastered. Hence, in this project, the theoretical basis and method support for the design of TiO2-based photocatalysis materials with high catalytic properties will be provided.

TiO2作为最具应用前景的光催化材料之一,其有限的可见光谱响应范围和光生载流子易于复合特性是亟待解决的关键科学问题。本课题针对TiO2上述科学问题和光催化表面反应特性,提出TiO2微结构精细调控与表面修饰一体化设计的新思路。首先利用溶剂热法合成系列暴露晶面可控的多级结构TiO2,充分利用其大比表面积及特定结构优势和不同暴露晶面间协同作用改善TiO2光催化性能的同时,进一步通过贵金属和石墨烯共修饰手段,扩展TiO2的可见光响应范围和提高光生载流子分离度,制备贵金属和石墨烯共修饰的晶面可控多级结构TiO2光催化材料,用于产能及环境修复领域。具体开展材料的可控构筑研究,研究不同制备方法及制备条件下催化材料微结构性质及各组分协同作用对光生电子输运及材料光催化性能的影响规律,揭示材料结构形貌-物理化学属性-催化性能之间的内在关联,为新型高性能TiO2基光催化材料的设计提供理论依据和方法支持。

项目摘要

TiO2作为最具应用前景的光催化材料之一,其有限的可见光谱响应范围和光生载流子易于复合特性是亟待解决的关键科学问题。本课题针对TiO2上述科学问题和光催化表面反应特性,提出TiO2微结构精细调控与表面修饰一体化设计的新思路。首先利用溶剂热法合成系列暴露晶面可控的多级结构TiO2,包括二维暴露{001}晶面TiO2纳米片,三维TiO2纳/微米球及TiO2纳米管,充分利用其大比表面积及特定结构优势和不同暴露晶面间协同作用改善TiO2光催化性能的同时,进一步通过贵金属和石墨烯共修饰手段,扩展TiO2的可见光响应范围和提高光生载流子分离度,制备贵金属和石墨烯修饰的晶面可控多级结构TiO2光催化材料,用于环境有机物降解领域。具体开展材料的可控构筑研究,揭示材料结构形貌-物理化学属性-催化性能之间的内在关联,为新型高性能TiO2基光催化材料的设计提供理论依据和方法支持。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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