光催化选择性氧化甘油/还原二氧化碳的研究

With the increasing of industrialization degree, the energy shortage and environmental pollution are being on the rise and they are radiating from local to the global, even in some areas seriously hampering the development of the economy and human society. The shortage of oil and the continued increase in the concentration of carbon dioxide have unusually severe impacts on humans.. In this study, the fabrication of photocatalytic selective oxidation of glycerol/reduction of carbon dioxide system, through the design of photocatalysts to improve the photocatalytic reactivity and the efficient utilization of visible light will be the focus of research. The aim of this work is to investigate the one-dimensional semiconductor material (nanotubes, nanowires, and nanorods) /two-dimensional material composite catalyst and its photocatalytic performance and mechanism in the glycerol oxidation/carbon dioxide reduction reaction. The overall performance of a photocatalyst is an outcome of many integrated factors including size, crystalline phase and structure, energy band structure, adsorption behavior on the catalyst surface. Converting the solar energy into chemical energy to obtain renewable, non-polluting chemicals which can not only relieve the pressure of the energy crisis but also reduce the environmental pollution occupies an important position.

工业化程度的日益提升导致能源短缺和环境污染日趋严重，并从局部辐射到全球，甚至在某些方面严重阻碍经济和人类社会的发展，其中石油的短缺和二氧化碳浓度的持续增加对人类的影响异常严重。. 本研究构建光催化选择性氧化甘油/还原二氧化碳体系，设计光催化剂以提高光催化反应活性和可见光利用率。系统研究一维半导体材料（纳米管、纳米线、纳米棒）/二维材料复合型光催化剂及其光催化选择性氧化甘油/还原二氧化碳催化性能和机理。研究材料尺寸、晶相、结构、能带结构以及吸附行为对光催化活性的影响，进而调控还原和氧化产物。以太阳能转化为化学能，得到可再生、无污染的化学品，可同时解决能源短缺与环境污染的问题，具有极其重要的意义。

工业化水平日益提升导致能源短缺和环境污染日趋严重，并从局部辐射到全球，甚至在某些方面严重阻碍经济和人类社会的发展，去除环境中污染物和开发清洁能源迫在眉睫。在项目执行期，课题开展的主要研究内容如下：.(1) 研究了Au/还原氧化石墨烯（Au/RGO）表面等离子共振效应、热效应、载体效应和尺寸效应对光催化选择性氧化苄基醇的影响，探讨了其光催化和热催化氧化醇的反应机理。此外，还通过一步没有使用稳定剂的策略合成Au-Pd合金纳米粒子负载在二维的RGO表面，用于催化选择性氧化苯甲醇。.(2) 采用浸渍-还原法制备了Au/镁铝层状双氢氧化物（Au/MgAl-LDHs），并将其用作光催化降解环丙沙星和低温热催化甲酸制氢的催化剂，发现催化剂的表面组成对催化活性有着显著的影响，提出其可能的光催化反应机理。.(3) 通过简单的水热法制备了MIL-101(Fe)基复合材料，对其进行表征并用于催化还原硝基芳烃，发现在还原硝基芳烃过程中会产生氢气。进而，采用控制变量法研究了实验条件对产氢的影响，以确定合理的反应条件，探讨了催化还原硝基芳烃协同产氢的机理。.(4) 制备了花瓣状ZnO、RGO-ZnO、CuO/Cu2O用于光催化降解有机污染物/还原Cr(VI)，发现合适的构建光催化氧化-还原体系，有助于延长光生载流子寿命，起到协同促进氧化-还原反应的作用。.以太阳能转化为化学能和低温热催化反应，得到可再生、无污染的化学品，可同时解决能源短缺与环境污染的问题，具有极其重要的意义。.在项目执行期，课题负责人以独立通讯作者发表论文10篇，以第一发明人获得授权发明专利2项，参加学术会议交流2次，指导硕士研究生6人（2020年毕业1人，在学5人）。