新型高效无机复合光催化剂的制备及光催化还原CO2反应过程研究

利用太阳能将CO2转化为CO或可燃性碳氢化合物，不但可缓解能源紧张问题，而且有益于人类和整个生态环境。本研究将设计制备多种无机半导体及无机半导体/石墨烯、无机半导体/石墨烯/金属有机配合物的复合材料作为光催化剂，构建高效的光催化还原CO2体系选择性得到CH3OH，CO，HCOOH等产物；系统研究各种光催化剂的结构形貌及光物理、光化学性质，光催化断裂C-O键的活性与CO2光催化还原反应的热力学和动力学过程，揭示不同反应体系结构对光催化材料活性及对CO2光还原产物选择性的影响规律。深入研究还原反应中副产物和瞬态物种生成对目标产物转换效率的影响，确定光催化高效还原CO2为CO或制备碳氢化合物的体系和有应用前景的光催化剂，在此基础上提出优化催化剂结构及材料的方法。通过深入研究复合材料的界面作用力对电子传递和催化活性的调控机制，探索光催化还原二氧化碳的机理和本质，为高效催化剂制备奠定理论和实验基础。

围绕项目研究目标和研究内容的要求，我们较好的完成了本项目的研究计划任务。利用太阳能将CO2转化为CO或可燃性碳氢化合物，不但可缓解能源紧张问题，而且有益于人类和整个生态环境。本研究设计合成制备了多种无机半导体及无机半导体/石墨烯、无机半导体/石墨烯/金属有机配合物的复合材料作为光催化剂，这些光催化剂显示了较好的光催化活性，并构建了高效的光催化还原CO2体系选择性得到CH3OH，H2等产物；系统研究了各种光催化剂的结构形貌及光物理、光化学性质，研究了无机半导体材料的结构、石墨烯含量、助催化剂的结构等对光催化二氧化碳还原活性的影响，，揭示不同反应体系结构对光催化材料活性及对CO2光还原产物选择性的影响规律。深入研究还原反应中副产物生成对目标产物转换效率的影响，确定光催化高效还原CO2为CH3OH等碳氢化合物的体系和有应用前景的光催化剂，在此基础上提出优化催化剂结构及材料的方法。通过深入研究复合材料的界面作用力对电子传递和催化活性的调控机制，探索光催化还原二氧化碳的机理和本质，为高效催化剂制备奠定理论和实验基础。