可见光响应型硫化物-TiO2复合光催化纳米材料的制备及光解水性能研究

氢能作为一种洁净的取之不尽、用之不竭的可再生能源，是一种理想的低污染或零污染的新能源。利用太阳能光解水制氢是利用氢能的最好方法之一，因其在开发新能源、改变能源结构及在保护生态环境方面所具有的深远意义而成为全世界光催化应用研究领域的热点。.本项目拟研究的核心内容是硫化物-TiO2复合光催化纳米材料的合成和光催化性能，这种材料一方面既可以弥补宽带隙TiO2材料不能利用太阳光可见波段能量的缺点，又可以一定程度的避免硫化物的光腐蚀性，并且可以通过选择性掺杂稀土离子的方法调变其吸收波段，提高可见光利用率；另一方面可以根据光催化性能的测试结果，分析光解水行为产生的机理及内在规律，研究复合材料中的能级分布，为进一步制备高催化活性的复合光催化纳米材料提供可靠的理论依据。

人类生存依赖能源，社会发展离不开能源，能源资源是国民经济发展的重要基础之一。随着经济的高速发展，能源的缺口逐步增大，我国能源资源形势极其严峻。石油、煤作为重要的化石能源，是不可再生的资源，总有一天要消耗殆尽。因此，从我国目前能源生产和能源消费的实际情况出发，在合理开发、综合利用和注重节约能源资源的同时，大力开发新能源，是保障我国经济可持续发展的必由之路，也是我国未来能源发展战略的要求。在本项目执行三年的时间里，我们围绕光催化纳米材料这种新能源材料的研究热点和难点进行了大量系统的研究，开发了一系列半导体纳米材料复合光催化剂，利用不同半导体之间的能级差能使光生载流子由一种半导体微粒的能级注入到另一种半导体的能级上，导致了有效和长期的电荷分离，阻止了电子和空穴的复合，极大地提高光催化活性扩大其吸收太阳光的范围，提高材料的量子产率。并且我们在光催化材料的研究基础上，拓展了新能源材料的研究领域，对V-VI型热电材料和锂离子电池材料也进行了初步的探讨，取得了一系列创新性研究成果，主要包括：（1）I-III-VI半导体硫化物-金杂化复合材料的合成；（2）半导体/石墨烯复合物的可控制备及其光催化降解污水染料的性能；（3）Au-PbS和Au-CeO2异相纳米结构材料的制备；（4）超声辅助法快速、绿色合成氧化亚铜-石墨烯复合材料；（5）三维花状纳米碲化铋的自组装合成及性质研究；（6）提高光催化反应活性的途径的总结。项目执行期间共发表SCI研究论文12篇，包括Chem. Soc. Rev.、Chem. Eur. J.、Chem. Commun.、CrystEngComm等国际著名期刊，申请并授权发明专利一项，联合培养硕士研究生两名，受邀参加国际会议并作邀请报告2次，部分研究成果获得吉林省自然科学学术成果二等奖2项（2011年和2013年）。