贵金属在高热稳定性有序介孔TiO2孔道中的控制生长及光催化性能研究

高热稳定性有序介孔TiO2是指在较高热处理温度下仍然保持完整锐钛矿介孔结构的TiO2，具有晶化度高、表面缺陷少等优点。以此为宿主在其孔道中生长贵金属后，结合贵金属较低的费米能级和等离子体共振效应以及两者的界面耦合作用，能拓宽光吸收范围并提高光生载流子的分离效率。申请者拟在前期完成的高热稳定性有序介孔TiO2基础上，探索贵金属（银、金）在其孔道中可控生长的有效途径。以高热稳定性有序介孔TiO2为宿主，采用压力诱导辅助纳米铸造方法和光、热还原手段，实现不同形态（团簇或粒子）和尺寸的贵金属在孔道中的控制生长，构筑高性能的太阳光催化剂。利用X射线同步辐射技术考察贵金属在孔道中的存在形态与结构，揭示二者界面耦合作用的本质；集成运用稳态和瞬态光伏技术系统研究复合体表面能级的变化和光生载流子分离、复合的动力学过程，揭示复合体结构与性能之间的关系，为构筑高性能的介孔TiO2/贵金属复合体光催化剂提供依据。

本项目以高热稳定性有序介孔锐钛矿二氧化钛为宿主，采用压力诱导辅助湿浸渍方法和光、热还原手段，实现了不同形态（团簇）和尺寸的贵金属银在其孔道中的控制生长，构筑了高性能的太阳光催化剂。利用X 射线同步辐射技术考察了贵金属银簇在孔道中的存在形态与结构，发现具有明显的Ag-O相互作用，揭示了复合体结构与性能之间的关系及二者界面耦合作用的本质，为构筑高性能的介孔二氧化钛/贵金属复合体光催化剂提供了依据。现在已完成原计划，并以此为基础，针对介孔二氧化钛太阳光利用率低的问题，制备了高热稳定性有序介孔三氧化钨/二氧化钛可见光催化剂；针对光催化剂分离困难的问题，制备了系列漂浮型多孔二氧化钛光催化剂；拓展了光催化剂的结构和类型，可控合成了系列多孔钛基半导体光催化剂；进一步构筑了有效的复合，可控合成了二元、多元半导体氧化物复合体光催化剂。这些研究进一步推动了光催化的实用化进程。在本项目的支持下，共发表国际期刊论文47篇，其中SCI收录46篇。出版专著一部，授权发明专利2项。