Pt-MxWO3/SiO2气凝胶的构筑及其吸附/自热光热催化协同净化空气机制

Based on the excellent near infrared absorption/self-heating photothermal catalytic performance of Pt-MxWO3 tungsten bronzes and efficient adsorption/spectral transparency of SiO2 aerogels, a kind of Pt-MxWO3/SiO2 composite aerogel photocatalytic material with integrative adsorption/self-heating photothermal catalysis will be constructed. An idea of preparing highly porous/self-heating composite aerogel photothermal catalysts via a new ambient pressure drying technology with the combination of cellulose guiding/solvothermal crystallization and surface modification is proposed. The research focuses on the confinement growth process mechanism of Pt-MxWO3 nanocrystals and the optimal constructing technical theory of its mutual coordination with highly porous/mesoporous aerogel network. The transformation mechanism based on interfacial adsorption/photothermal catalytic synergistic effect of VOCs molecules in the porous catalytic system and the high temperature stability mechanism of the active center will be investigated. The key scientific problems such as pore structure control, light absorption efficiency, carrier generation and evolution process in the porous catalytic system will be clarified. The synergistic mechanism of adsorption/self-heating photothermal catalysis for some typical pollutant gases of the Pt-MxWO3/SiO2 composite aerogels will be revealed. The accomplishment of this project will acquire scientific analysis of the new non -titania self-heating photothermal catalytic materials, which has important theoretical and practical significance for promoting the application of new environmental functional materials and pushing forward the study on air pollution control theory.

基于Pt-MxWO3钨青铜优异的近红外吸收自发热光热催化性能与SiO2气凝胶的高效吸附和光谱透明性，本项目拟构筑一种吸附/自热光热催化一体的Pt-MxWO3/SiO2复合气凝胶光催化材料。提出利用纤维素导向/溶剂热晶化和表面改性相结合的新的常压干燥工艺制备高孔容/自发热复合气凝胶光热催化剂的构想；探索Pt-MxWO3纳米晶限域生长的过程机制及其与介孔、多孔气凝胶网络相互协调的最优构筑技术与理论；研究VOCs分子在多孔催化体系中界面吸附协同光热催化的转化机理以及活性中心的高温稳定机制；阐明多孔催化体系中孔结构调控与光吸收能效、载流子生成和演化过程等关键科学问题；揭示Pt-MxWO3/SiO2复合气凝胶对典型污染气体的吸附/自热光热催化协同作用机制。本项目的完成将获得对这种新型非钛自热光热催化材料的科学解析，对于促进新型环境功能材料的应用以及推动空气污染控制理论的研究具有重要的理论与现实意义。

本项目基于Pt-MxWO3优异的近红外吸收/光热转换性能与SiO2气凝胶的高效吸附和光谱透明性，系统地研究并构筑了新型具有吸附/自热光热催化协同作用的Pt-MxWO3/SiO2等一系列复合气凝胶光催化材料，揭示了复合气凝胶对典型污染物的吸附/自热光热催化协同作用机制。 .探究了小粒径CsxWO3和纤维素诱导海胆状CsxWO3粒子的合成机制，阐明了有机酸和Pt掺杂对CsxWO3粒子微观结构、W5+比例、载流子浓度和近红外吸收/光热性能的影响机制，进而研究制备了具有光催化和透明隔热双重功能的TiO2/CsxWO3和Tm,Yb-CsxWO3粒子，分析了Ti/W比和稀土Tm,Yb掺杂对粒子微观结构和透明隔热/光催化性能的影响规律。研究构筑了(Pt)-Cs(K)xWO3-SiO2复合气凝胶光催化材料，探索了Pt-MxWO3纳米晶限域生长的过程机制及其与介孔气凝胶网络相互协调的最优构筑技术与理论，阐明了孔结构调控与光吸收效能、载流子浓度和吸附/自热光热催化协同去除甲醛、NO、RhB和抗生素等污染物的作用机制。为了进一步提高基于CsxWO3的复合气凝胶的吸附和自热光热催化性能，研究构筑了TiO2-Cs(K)xWO3、CdS-CsxWO3、BiOBr(I)/CsxWO3等异质结复合的SiO2基和碳基复合气凝胶光催化材料，为进一步完善相关基础理论并获得兼具环保和隔热双重性能的复合气凝胶奠定了基础。此外，项目探索了柔性气凝胶和芳纶纤维等新型气凝胶的合成技术，为项目成果的实际应用以及新型环境材料的研发提供了新的思路。.本项目的圆满完成，获得了基于吸附/自热光热催化协同作用的的多元氧化物复合气凝胶光催化材料的关键制备技术及其相关理论，取得了一些具有指导性意义和参考价值的研究成果，对于自热光热协同催化多孔材料的研发和获得新型的空气净化材料具有重要意义。