《共摻雜銳鈦礦相TiO2光催化材料的微觀結構和機理研究》是柳清菊為項目負責人，雲南大學為依託單位的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：共摻雜銳鈦礦相TiO2光催化材料的微觀結構和機理研究
- 項目類別 ：地區科學基金項目
- 依託單位：雲南大學
- 項目負責人：柳清菊
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目採用平面波超軟贗勢方法，系統研究N與不同金屬離子共摻雜引起銳鈦礦相TiO2微觀結構（包括晶體結構、電子結構）、能帶結構和光學性質變化的微觀機制，以及共摻雜元素的原子能級與TiO2能級間相互作用的規律，並建立相應的理論模型，揭示光激發、光生載流子輸運、量子轉換效率與微觀結構及摻雜元素之間的相互關係，分析摻雜影響光催化活性的機理，以期達到拓寬TiO2光譜吸收範圍和提高光催化活性的目的；在此基礎上優選出2～3 種共摻雜TiO2的組成，研究其製備工藝，並分析樣品的性能及在其表面發生的光催化反應的微觀機理。.本項目所採用的研究方法可有效克服目前光催化領域研究中普遍存在的盲目性和重複性問題，其預期成果不僅可揭示N與金屬離子共摻雜提高TiO2光催化性能的本質，為其改性及機理研究提供理論依據，並對其製備及套用研究提供指導，而且對N與金屬離子共摻雜半導體氧化物相關理論及套用研究也具有重要的參考和借鑑。
結題摘要
本項目從理論上系統研究了N分別與過渡族金屬離子（V、Fe、Mn、Co）、稀土金屬離子（La、Ce、Pr、Yb）、貴金屬離子（Ag、Au、Pt）共摻雜銳鈦礦相TiO2的微觀結構、光催化活性、光譜吸收特性影響的作用機理及變化規律，闡明了光激發、光生載流子輸運與晶體結構、能帶結構及摻雜元素之間的相互關係，確定出N與不同離子共摻雜可見光回響型TiO2光催化劑的設計原則，依據此原則及理論研究結果篩選出V、Fe、Ce、Pr、Yb、Ag等金屬離子分別與N共摻雜，在實驗上研究並最佳化了上述共摻雜樣品的合成工藝條件，所製備的樣品具有優異或良好的可見光吸收性能，所選擇的共摻雜離子及採用的製備工藝技術能有效促進TiO2光生電子和空穴的分離，使所製備樣品的光催化效率與德國Degussa公司生產的P25光催化劑相比得到大幅提高。已發表論文23篇，其中SCI收錄5篇，EI收錄10篇；培養人才9名。本項目研究成果將為N與不同金屬離子共摻雜改性TiO2的機理及實驗研究提供科學依據，可有效克服目前該領域研究中普遍存在的盲目性和重複性問題。
