《無機多孔可見光光催化劑的可控制備及性質研究》是依託吉林大學，由李國棟擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：無機多孔可見光光催化劑的可控制備及性質研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：李國棟
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本課題組擬同步研究擴展光催化材料的光回響範圍和提高光催化劑的光催化活性兩個方面的問題，提出了無機多孔可見光光催化劑的可控制備及性質研究這一課題。本課題旨在解決光催化領域目前面臨的關鍵問題，並以推進光催化材料的實用化為最終目標。深入探討可見光催化反應機理，建立結構與光催化性質之間的內在聯繫，最終開發出1－2種高效的可見光光催化劑。本項目的研究不僅對光催化技術的發展具有重要的科學意義，而且將為光催化材料的實用化和產業化奠定基礎。本課題的研究主要包括設計合成系列複合二氧化鈦及新型基質的多孔可見光光催化劑，研究合成條件，總結合成規律，探索多孔可見光光催化劑合成新路線。開發具有高催化活性的多孔窄禁帶半導體光催化劑，建立多孔結構與光催化性能之間的關係，確定可見光光催化反應機理，為光催化技術實用化提供理論和實驗依據。
結題摘要
本項目全面完成了項目的研究計畫和預期目標。發現了具有良好光催化產氫性能和穩定性的多孔鈦酸鍶材料，闡明了二氧化鈦｛010｝晶面的活性及其與光催化活性的關係。在多孔二氧化鈦材料製備及新材料開發方面都取得了進展，獲得了多種具有良好光催化，催化活性的新材料，考察了性質與結構間的關係。主要研究結果如下： 本項目通過一種新的合成體系製備出了具有大孔結構的V2O5/ BiVO4複合光催化材料，這種大孔的V2O5/ BiVO4 複合物具有很高的光催化活性。研究表明：對於吸附能力，表面化學因素和孔結構要比比表面積起到更加重要的作用；提出了一種新的製備碳修飾的二氧化鈦可見光光催化材料的方法，所得材料的比表面積達到530m2/g，所有含碳材料都具有可見光催化活性；製備了光催化甲烷脫氫偶聯的高效多孔分子篩催化材料；製備出了一種富含活性氫的釩摻雜多孔二氧化鈦（V-iO2(H*)）材料，V-TiO2(H*)可以高效地將芳香類硝基選擇性地還原為芳香氨基，且可以循環再生；採用無模板的方法合成了甘油鈦鹽前驅體，並得到形貌保持良好、晶化度很高且具有{010}活性晶面的TiO2光催化材料，該材料的產氫活性可以達到商業P25的2倍以上；採用水熱處理ZnS前驅體製備出多孔的CdS納米材料，該材料表現出較好的可見光光催化產氫能力，經過貴金屬負載後，其可見光光催化產氫能力得到明顯的增強；製備了多孔結構的SrTiO3材料，經過系統的研究，我們發現該材料具有優異的光催化產氫性能；藉助水熱合成方法成功製備了石墨烯氧化物和釩酸鑭複合條帶，可用於催化氧化環己烷為環己醇和環己酮；我們製備了多孔的Cu2O/CuO材料，其表現出良好的氣體感測性能；利用尿素還原法，原位合成了三價鈦高度自摻雜的二氧化鈦（Ti3+-TiO2）多孔材料；將光碟機動法製備的超大比表面積（693 m2/g）的無定形多孔二氧化鈦（TiO2）作為前驅體，通過一定時間的室溫晶化即可得到大比表面積（400 m2/g）的銳鈦礦相的多孔TiO2材料(RT-TiO2)，該RT-TiO2材料被證明具有非常優異的光解水產氫性能，產氫量可以達到商業P25納米材料的約2.4倍。 綜上所述，我們全面地完成了項目的研究工作，取得了較為豐富的研究成果，發表標註資助論文21篇，申請專利4項，獲授權2項，獲教育部自然科學獎一等獎（第二獲獎人）1項。
