新型炭/半导体纳米复合结构材料的可控制备与性能研究

本项目以炭(C)基半导体复合光催化剂可有效提高有机物污染物降解效率的实验事实为指导，拟设计合成一系列C/半导体光催化剂纳米晶（ZnO、ZnS、CdS、TiO2）复合材料：从单分散的C/半导体纳米晶核壳结构复合球的可控合成和光催化性能研究到外加磁场诱导一维Fe3O4/C/半导体纳米晶三明治结构的复合材料自组装，实现其高效循环使用功能；从ZnO/C/半导体纳米晶三明治结构纳米棒的可控制备及其所构建的光催化协同反应场作用机制的研究到ZnO（TiO2）/C/半导体纳米晶复合纳米棒（管）在基片上阵列生长，实现其由介观到宏观的光催化剂器件化。项目的研究结果不仅有助于探索不同类型的炭基半导体纳米复合材料的可控合成方法，揭示其提高光催化降解活性的一般规律，促进此类复合光催化材料从理论到应用跨越的研究。同时，也为推动其工业化应用提供一定的技术储备和保障。

本项目已完成了各项研究内容，实现预期的成果。已设计合成新型高效的炭（C）基半导体（CdS、ZnS、ZnO、TiO2）纳米晶复合光催化剂。通过对单分散的C/半导体纳米晶核壳结构的控制合成、宏量制备、结构与光催化性能关系的研究，设计在外加磁场诱导下自组装形成单分散的Fe3O4 /C/半导体纳米晶一维有序链状三明治结构的复合光催化剂。成功实现了对ZnO/C/半导体纳米晶三明治结构的可控合成。在上述工作的基础上，本项目研究人员成功制备出一系列Ag-基Bi-基半导体纳米复合材料。本项目的成功实施，不仅可以为新型炭/半导体纳米复合结构材料的可控制备提供新的设计思想，而且为污水处理技术的发展提供一系列新型光催化剂。在基金支持下发表SCI论文33篇, 其中一区及二区TOP论文24篇，3篇论文被ESI选为高被引论文，获授权发明专利4项，获浙江省自然科学二等奖1项。