《具有可見光催化活性的矽酸鹽天然納米晶體研究》是依託南京理工大學，由劉孝恆擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：具有可見光催化活性的矽酸鹽天然納米晶體研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉孝恆
- 依託單位：南京理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
包括光催化分解水制氫氣在內的光催化研究，較少涉及天然產物，更無利用矽酸鹽礦物作光催化劑主體的深入研究。矽酸鹽礦物不僅在地殼中分布廣、種類多、廉價易得，而且部分還具有0至2維的納米結構，本項目擬開展利用含鐵等摻雜元素矽酸鹽天然納米晶體（如凹凸棒石、蛭石、埃洛石、綠脫石等），進行光催化分解水製取氫氣等的研究。1.旨在利用這些納米材料巨大的比表面積直接作光催化劑主體（以往部分矽酸鹽只是作催化劑的支持物-載體）；2.在大自然的演化過程中，一些矽酸鹽在生成時，晶體中的鎂、鋁離子可被鐵等過渡金屬離子替代，從而形成含鐵元素等天然摻雜矽酸鹽，它們通常帶有顏色，可有效吸收陽光中大量的可見光；3.一些含鐵化合物（如鐵氫化酶、赤鐵礦等）已被證實具有優異的光催化分解水制氫氣等功能，本項目將從計算和實驗兩個方面進一步探索含鐵矽酸鹽等天然納米晶體材料的相應功能；4.同時關注相關矽酸鹽的光催化活性與穩定性。
結題摘要
半導體光催化是一種綠色環保的將光能轉化為化學能的新能源技術，在環境治理和緩解能源危機方面具有重要的套用前景。天然矽酸鹽納米材料作為一種新型光催化材料，以其特殊的納米結構、廉價易得和高比表面積等特點，而受到了各國研究者們的廣泛關注。基於此，本項目研究了幾種基於天然矽酸鹽的具有較高活性的可見光回響複合型光催化劑，並通過系列表征分析研究其形貌調控與光催化活性。另外，該項目還支持了過渡金屬硫化物/氮化碳等複合型光催化劑的性能研究，獲得了水平較高的成果。本項目主要研究內容如下：1、基於凹凸棒石調控的銀基複合光催化劑製備及其性能研究利用一維天然納米材料——凹凸棒石（PAL）表面帶有負電荷的特性，通過超聲輔助沉積、室溫沉澱等方法製備α-AgVO3/PAL、AgVO3/PAL和Ag3PO4/PLA等銀基複合光催化劑。凹凸棒石的引入，對銀基材料起到明顯的形貌調控等多重作用，銀基/凹凸棒石複合光催化劑具有優異的可見光光催化降解污染物以及光催化殺菌性能。需要強調的是，凹凸棒石在此已不是簡單的催化劑載體，同時還起到了分散劑、穩定劑和銀鹽生長導向劑的多重作用（見正文中封面論文）。2、基於凹凸棒石作用的BiOX (X=Cl, I)複合光催化劑的製備及其性能研究在凹凸棒石分散液中採用簡單溫和的室溫反應製備BiOX/PAL複合催化劑，發現凹凸棒石的加入量對複合物的自組裝形貌影響很大。當凹凸棒石的加入量為20 %時，形成良好的自組裝結構且具有良好的光催化性能和光穩定性。 3、基於剝離的層狀矽酸鹽—金雲母納米片的幾種氧化物催化劑的製備採用聚丙烯酸納插層法製備了剝離的金雲母納米片（Ephl，二維天然納米材料），並將其作為載體套用於FeOOH/Ephl和Cu2O/Ephl體系，通過聚丙烯酸與Fe2+及Cu2+的化學鍵合作用，成功製備了顆粒較小的FeOOH和Cu2O負載於金雲母片上，其複合體系的光催化性能較之純催化劑有所提升。4、過渡金屬硫化物基複合催化劑的製備及光催化性能研究採用簡單的軟化學法構建出CdIn2S4/g-C3N4、P-C3N4/ZnIn2S4、ZnIn2S4/MoS2和MoS2-GO-CuInZnS複合光催化劑。對所製備的光催化劑進行可見光下光催化降解有機染料、光還原對硝基苯胺 的以及光催化產氫性能評估，表明設計的複合催化體系能夠有效提高光催化活性。
