《同步輻射研究二維納米片光電催化劑的結構和性能》是依託中國科學技術大學，由黃元元擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：同步輻射研究二維納米片光電催化劑的結構和性能
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃元元
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
能源危機和環境污染是當今世界面臨的兩大難題，人們迫切需要尋找新型的清潔能源取代傳統的化石能源，利用半導體材料進行太陽能光催化水分解轉化成氫能的化學能源被認為是一條有效的解決途徑，但是目前在半導體的光生載流子的有效分離和遷移以及提升可見光的利用率等方面遇到了巨大挑戰。為此，本項目擬以貴金屬Au、Pt負載CoOOH二維超薄納米片為研究對象，利用同步輻射X射線吸收精細結構譜學（XAFS）技術研究貴金屬負載型光電催化劑金屬活性中心的局域結構、電子分布和化學環境信息，闡明貴金屬修飾對二維納米片光電催化劑微觀原子結構、電子排布和載流子分離與遷移的作用機理，根據第一性原理計算建立結構模型，揭示催化劑結構與性能之間的內在關係；在此基礎上最佳化光電催化材料的合成條件，指導合成出高效穩定的光電催化水分解材料。本項目的開展將為進一步提高太陽能光電轉換效率提供理論依據和實驗指導。
結題摘要
能源危機和環境污染是當今世界面臨的兩大難題，人們迫切需要尋找新型的清潔能源 取代傳統的化石能源，利用半導體材料進行太陽能光催化水分解轉化成氫能的化學能源被 認為是一條有效的解決途徑，但是目前在半導體的光生載流子的有效分離和遷移以及提升可見光的利用率等方面遇到了巨大挑戰。項目於2017年啟動實施，進展順利，發表基金資助SCI收錄論文5篇。在項目執行期間，我們探索高效光電催化材料最佳製備條件，通過金屬負載、界面耦合等設計合成基於CoOOH二維超薄納米片光電催化材料；通過表面羥基化、異質結單位點協同催化和貴金屬修飾實現基於g-C3N4光催化劑的有效催化反應；以及探索最佳化設計廉價的以Fe、Co為主體的材料作為析氫反應（HER）的活性催化劑。利用同步輻射X射線吸收精細結構譜學(XAFS)技術研究光電催化劑金屬活性中心的局域結構、電子分布和化學環境信息，闡明光電催化劑微觀原子結構、電子排布和載流子分離與遷移的作用機理，結合第一性原理計算，揭示催化劑結構與性能之間的內在關係，在此基礎上進一步最佳化光電催化材料的合成條件，指導合成出高效穩定的光電催化水分解材料，為進一步提高太陽能光電轉換效率提供理論依據和實驗指導。
