《新型金屬氧酸鉍納米光催化劑的製備與套用研究》是依託北京交通大學，由余宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型金屬氧酸鉍納米光催化劑的製備與套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：余宇
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
利用納米尺度與結構的光催化劑材料其高效性能製備清潔能源和降解環境污染物已成為材料、環境與能源領域的研究熱點。以金屬氧酸鉍為代表的鉍系光催化劑因其獨特的電子結構和優異的性能，被認為是一種極具潛力的新型可見光回響型催化劑。本項目旨在以水熱法、化學氣相沉積等方法製備一系列具有獨特納米結構的雙d10電子結構金屬氧酸鉍鹽本體及其修飾、摻雜與複合材料，開展這些催化劑材料在清潔能源和環境治理方向的套用研究，並對其組成、結構、形貌、表面性質、光催化性能之間的聯繫展開研究，從機理上探討材料光吸收性能、催化活性與穩定性的改善途徑。基於以上的研究內容，擬提出構築具有特定納米結構與設計組分的新型金屬氧酸鉍鹽材料的方法和技術，開發出若干種在可見光催化降解有機污染物、光(電)解水制氫、制氧、水全分解、還原二氧化碳等套用上具有優異性能的新型金屬氧酸鉍鹽催化劑，並提出合理有效的改性方法和可供參考的光催化機理分析思路。
本項目圍繞著開發新型的雙d10電子構型金屬氧酸鉍高活性光催化劑的這一主要目標，系統的研究了化學氣相沉積法在製備雙金屬氧酸鉍鹽納米材料中的技術方法，實現了Bi-Sn雙金屬氧酸鉍納米線的製備以及硫摻雜改性。所製備的γ-Bi2Sn2O7納米線，由於其高表面能晶面的暴露，在光電催化二氧化碳還原套用中，催化效率和選擇性都較水熱法製備的低表面能暴露的納米顆粒有了明顯的最佳化。采硫脲水熱的技術進行S摻雜改性的催化劑樣品中，γ-Bi2Sn2O7納米線晶體結構、形貌與尺寸、表面性質等性質都得到了保持。同時，由摻雜帶來的能帶結構改善與光吸收性質增強，以及表面催化活性結構電荷分布的最佳化都使得摻雜樣品在光電催化二氧化碳還原的效率和選擇性上有了進一步顯著的改善。理論計算結果顯示，無論是化學氣相沉積法製備的γ-Bi2Sn2O7納米線，還是摻雜改性樣品，對於反應決速步驟的最佳化，是其性能提升的原因。這些工作無論是在實驗技術上，還是對光催化反應通過機理研究指導性能改善的理論實踐方面，為相關的鉍系光催化劑及其他的無機光催化納米材料性能工作提供了一定的借鑑。
