《新型微結構光催化劑的設計與性能研究》是依託福州大學，由李旦振擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：新型微結構光催化劑的設計與性能研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李旦振
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬以光子晶體In2O3、Ag3VO4和具有多重激子產生效應的量子點材料CuO、CdSe等為基礎，探索新型微結構光催化劑的設計方法。通過理論計算並結合實驗調整，同時調控電子和光子的運動規律，構造晶格失配小、界面缺陷少和界面清晰的微結構光催化劑；利用光子晶體的特點，進一步調變光子的反射、吸收與透射和界面電子（空穴）轉移特性，抑制載流子的輻射複合，減小過熱載流子效應，提高體系中光生載流子（電子，空穴）的分離幾率，可有效提高新型微結構光催化劑對難降解有毒有機污染物的量子效率和太陽能利用率。本研究對深化半導體光催化的作用機理，指導設計新型高效寬光譜回響的光催化劑體系都具有重要的科學意義。
結題摘要
可利用太陽能的多相半導體光催化技術，不但能直接分解環境污染物，而且可深度礦化無二次污染，所以開展半導體光催化研究對於從根本上解決環境污染問題具有重大的戰略意義。本項目製備出TiO2、ZnO等光子晶體和量子點CdSe 修飾的具有寬光譜回響（紫外及見光）的一系列新型微結構光催化劑。結果表明，光子晶體TiO2、ZnO和Ga2O3等高效光催化劑在紫外或可見光照下，對污染物甲基橙、羅丹明B有很好的降解性能，均表現出了優於P25的光催化活性和活性穩定性。金屬氫氧化物ZnSn（OH）6和SrSn（OH）6等是一類具有高活性的紫外光催化材料。ZnSn（OH）6對空氣中苯有機污染物的光催化降解效率和礦化率遠高於P25（TiO2），苯的轉化率約為75%，礦化率約為68%，而且對環己烷和丙酮也有很好的光催化活性。CdSe量子點修飾的TiO2系列材料具有很好的可見光催化活性，其可見光催化降解MG的反應速率常數k值分別是純相TiO2、CdSe QDs、TiO2-xNx和體相CdSe修飾的TiO2的52.5倍、4.5倍、4.6倍和7.2倍。首次報導了一種簡易廉價的方法製備以殼聚糖為碳源和氮源製備氮摻雜碳修飾的二氧化鈦複合材料（Cts/TiO2）。研究表明：該複合材料能夠將光吸收範圍擴展至650 nm；樣品CTS/TiO2-25 具有最好的活性，可見光下（420 nm＜λ＜800 nm）光照30 min，羅丹明B（1X10-5 moL/L 80 mL）降解率可達到96.8%，這是氮摻雜TiO2 活性的4.8 倍。本研究揭示了有機污染物在新型光催化材料上的反應機理, 對深化半導體光催化的作用機理，認識控制多相光催化過程的量子效率的關鍵因素，指導設計新型高效寬光譜回響的光催化劑體系都具有重要的科學意義。
