异质结型钛酸盐纳米管的制备与可见光催化制氢机理研究

利用太阳能光催化分解水制氢，被公认为是氢能开发和可持续利用的最有前景的途径之一。如何研制出具有可见光响应、高产氢速率和高量子效率的光催化材料是该领域亟待解决的关键问题。本项目选取具有中空结构的钛酸盐纳米管，采用课题组提出的两步法，在其内部组装进具有可见光吸收的In2S3量子点、Cu2O纳米线等异质材料，通过键合作用、形成过渡层等方式，构筑具有良好结合、欧姆接触和能带匹配的纳米级异质结。利用异质结的势垒效应，促进光生电子和空穴的有效分离，提高量子效率和产氢速率；利用异质材料的可见光吸收特性，提高光谱响应范围。在前期制备工作基础上，深入研究异质材料的尺寸、结晶度、表面结构、与纳米管能级匹配性等对光吸收和催化制氢性能的影响规律，结合理论计算结果，探索异质结界面相互作用机制和载流子传输机理，揭示异质结对钛酸盐纳米管材料光催化性能影响的本质，为高性能可见光催化制氢材料的结构设计和理性合成打下基础。