《仿生無機半導體材料的催化性能研究》是依託北京航空航天大學，由趙天藝擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：仿生無機半導體材料的催化性能研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：趙天藝
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
仿生材料的製備在近幾年來廣泛興起，而將仿生材料的特殊結構用於催化領域的研究並不多見。本項目擬設計採用一種新型、簡單的多流體複合型電紡技術,來製備具有仿生多通道結構的半導體氧化物(如TiO2等)的微納米複合纖維,並通過在纖維表面修飾或通道內摻雜其他材料實現光、電催化活性的提升。著重研究多尺度無機半導體材料的製備過程、表面形貌、化學組成及化學性質等，並通過催化現象的測定，研討材料結構與性能之間的關係。申請人前期發現，多通道二氧化鈦微納複合纖維，由於其獨特的仿北極熊毛的結構，在一定程度上對污染物有內腔捕獲效應 ，且對入射光有多次反射效益，使光催化效果更為增強。在此研究的基礎上，本項目擬通過對多通道無機半導體氧化物在微納米尺度上的合理調控，並對通道內部和纖維表面進行有效摻雜，以達到進一步增強同類無機半導體氧化物纖維的光、電催化效果，拓寬其套用領域，並為新型仿生材料在套用領域中開闢思路。
結題摘要
本研究基於無機半導體材料特殊的仿生結構以及特殊的浸潤性能，對半導體材料的催化性能進行了研究，主要研究成果可分為以下幾個部分：(1)對無機半導體材料光催化性能的理論研究的總結。深刻探討了特殊的微納複合結構使光催化性能進一步提高的機理，為今後無機半導體材料的研究方向找到了明確的依據。(2) 對新型無機半導體光催化材料的合成：通過多通道靜電紡絲技術製備了仿生多通道摻氟化物二氧化鈦纖維，對其表面的形貌進行了表征，並對其表面化學組成進行了表征，並發現這種TiO2納米晶體和TiO2微米纖維的複合結構對光催化性能有所增強；另外，還通過對無機半導體材料進行仿生結構的構築，實現了催化性能的多功能化。通過對仿仙人掌結構的材料表面修飾上TiO2，我們得到了既可以對污染物吸附，又可以對污染物進一步分解的新型多功能材料。(3) 對無機半導體材料結構的創新。利用模板法等方法製備了新型無機半導體材料，並結合目前熱點的電漿技術，期待開發出新型的催化設備。
