《可控生長高效太陽光還原CO2三元CuO/Au/TiO2異質結陣列》是依託南昌大學，由肖衍和擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：可控生長高效太陽光還原CO2三元CuO/Au/TiO2異質結陣列
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：肖衍和
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對太陽光還原CO2前沿領域中沒有解決的科學技術問題，從急需提高太陽光還原CO2性能的關鍵出發，創新設計穩定便捷高效太陽光還原CO2三元CuO/Au/TiO2異質結陣列光催化劑。利用可控生長法製備三元異質結陣列；利用CuO提高可見光回響特性；利用各組員間的定向排列及協同作用抑制CO2光還原負反應產生提高太陽能轉換效率及抑制CuO的光蝕現象；利用陣列結構解決光催化劑回收和再生使用難題。揭示不同製備條件對光催化劑的結構單元成分尺寸及分布、可見光的回響範圍和太陽光還原CO2反應活性的影響，及其相互關係和內在影響；從理論上初步揭示光還原CO2反應機理。為有效地利用太陽光，實現具有重大經濟價值與社會意義的光催化新技術提供理論基礎，為TiO2太陽光還原CO2的突破提供新的方向。研究在國內外十分活躍的納米材料與光催化前沿領域具有重大科學價值；對解決燃料資源日益匱乏和溫室效應難題有非常重要的作用。
結題摘要
現今環境問題日益突出，世界各國人民對環境也越來越的重視，故而半導體光催化去除水中污染物套用受到越來越多的關注，其中納米結構半導體材料太陽光催化由於具有超高比表面積及可見光-紫外回響等特西，最受各國科學家的青睞。因此，通過設計新型納米結構半導體材料實現高效太陽光催化去除水中污染物，仍是一項很有前景的課題。本項目以新型納米結構半導體材料的製備及其高效太陽光催化去除水中污染物性能為基本目標，通過設計簡單、普適的液相合成方法，製備出不同種類的納米結構材料，探索納米結構的製備過程與結構形態之間的聯繫，並研究產物的物理性質及其量子尺寸效應。本項目成功製備了數種新型納米結構半導體材料，並對其光催化性能進行研究，主要包括以下四方面內容：（1）利用原位合成法成功製備了CdS/Au/TiO2三元納米結陣列光催化劑，系統研究了製備條件對材料結構的影響，結果表明該體系具有優異的太陽光催化性能，其中CdS/Au/TiO2三元結對提高了光能利用率起來重要作用；利用簡易不加表面活性劑的沉澱法大規模製備厚約5nm超薄TiO2納米片，系統研究了製備條件對樣品結構的影響。（2）利用水熱法合成納米棒狀SrAl2O4:Eu2+,Dy3+，經由溶膠-凝膠法成功製得CdS/SrAl2O4:Eu2+,Dy3+納米複合材料，在可見光、紫外光照下，複合體系均表現出優於CdS的光催化性能；我們認為：通過發光粉空穴遷移和對發光粉發光的再利用，CdS的光能利用率在複合了SrAl2O4:Eu2+,Dy3+之後有了明顯提高，因此光催化活性得到增強。（3）新型Cu-In-S納米結構光催化劑的製備：利用尖晶石結構In3xS4為前驅，在不同條件下實現了不同相結構Cu-In-S化合物納米晶的選擇合成，該結構性模板法可廣泛適用於一系列尖晶石結構多元硫化物納米晶的製備；設計的溶劑熱分離體系在無機納米結構的控制合成中起到了關鍵的動力學作用，利用該體系成功控制合成了纖鋅礦結構CuInS2空心球。（4）利用碳水化合物（葡萄糖、蔗糖和可溶性澱粉等），生物質材料為原料，濃硫酸為炭化劑，通過控制動力學因素，成功大規模製備厚約1nm，大小可至幾十微米的氧化石墨烯。此項目對探索納米材料的製備及光催化性能研究具有重要意義，為納米材料科學的發展提供了實驗依據。
