《人工光合作用新材料的研發和機理研究》是依託浙江大學，由孔學謙擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：人工光合作用新材料的研發和機理研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：孔學謙
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
減少二氧化碳CO2排放對環境的影響，維持自然界碳循環的平衡是科學界亟需解決的重要課題。目前化學學科的研究主要集中在CO2的分離捕捉以及CO2的轉化兩個獨立領域。本項目提出一條全新途徑：將CO2捕捉與催化轉化合二為一，利用可見光和水為原料，將CO2轉化為有機原料。具體來說，本項目將設計由金屬有機框架材料MOF和納米二氧化鈦TiO2組成的新型複合材料，利用MOF的選擇性吸附和TiO2的光催化活性，實現CO2的高效捕捉和轉化。此方法的實現將大大降低減少碳排放的成本，從而達成人工光合作用的理想目標。本項目主要研究目標包括：1. 對TiO2元素摻雜使其具有可見光催化活性。2. 促進複合材料界面的電荷轉移。3. 設計合理的反應條件並對催化性能進行評估。4. 對材料結構和反應機理進行深入研究。申請人在MOF材料的研究方面有豐富經驗；尤其本課題組掌握的世界領先的固體核磁技術將為新材料研發提供寶貴信息。
結題摘要
減少二氧化碳CO2排放對環境的影響，維持自然界碳循環的平衡是科學界亟需解決的重要課題。本項目嘗試利用可見光和水為基礎，將CO2轉化為可利用的碳原料。具體來說，本項目設計、搭建並最佳化了氣固相光催化裝置，使其適用於二氧化碳還原實驗。此裝置成功實現了在燃燒尾氣條件下由CO2到CO或CH4的轉化。我們製備了多種新型基於二氧化鈦的催化材料，並使其在紫外或可見光照下產生了明顯的二氧化碳還原效果，效果優於或接近參照物P25。同時，我們也探索了多種具有CO2吸附效果的金屬有機框架材料（MOF），為兩者進一步結合打下基礎。我們利用固體核磁、透射電鏡等分析技術對材料進行了全面的表征，並對光吸收，分子吸附等性質進行了研究。我們深入探討了材料的構效關係，推進了二氧化碳光催化還原機理的理解。
