《納米異質膜的電泳組裝與光催化分解水制氫的研究》是依託北京工業大學，由李坤威擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：納米異質膜的電泳組裝與光催化分解水制氫的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李坤威
- 依託單位：北京工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光催化分解水制氫是在未來解決能源與環境問題的重要途徑，其中研製高效利用太陽能的光催化劑成為該領域研究的關鍵課題。項目根據半導體異質結理論，擬通過電泳法把具有紫外光回響的結晶良好的層狀鈣鈦礦結構La2Ti2O7單分子層納米片，與可見光回響的硫化鎘（CdS），三氧化鎢(WO3)，氮摻雜二氧化鈦(TiO2-xNx)納米顆粒在導電襯底上進行組裝，並結合薄膜表面改性，構築窄帶隙半導體敏化的複合半導體異質結構，研製出具有高量子效率和高太陽能利用率的新型光催化制氫薄膜。通過結構表征，性能測試，薄膜的制氫效率等評價揭示窄帶隙半導體敏化的複合半導體異質薄膜的組裝，組成，結構，性質間的關係，提出相對完善的異質薄膜光催化機理模型。研究結果對深化半導體光催化的作用機理、認識控制液-固多相光催化過程的量子效率的關鍵因素、指導設計新型高效可見光催化劑體系等都具有重要的科學意義。
結題摘要
光催化分解水制氫是在未來解決能源與環境問題的重要途徑，其中研製高效利用太陽能的光催化劑成為該領域研究的關鍵課題。項目從納米材料合成、不同帶隙納米材料的組裝、窄帶隙半導體敏化的複合半導體異質薄膜光催化機理三個個方面開展研究。根據半導體異質結理論，成功設計合成了結晶良好層狀超薄La2Ti2O7納米片，氮摻雜二氧化鈦(TiO2-xNx)納米顆粒，多孔氧化鋅微球，SnS2 納米顆粒，納米硫化鎘顆粒。 成功合成並剝離了Ni/Al層狀水滑石納米材料，並研究了溶液酸鹼度對納米顆粒大小及剝離的影響，分析了納米片層形成的機理。得到了直徑10-30納米的系列 Bi2Mo1-xWxO6固溶體，並研究了光催化活性與組成的關係，找到了催化效率最高的組裝比例。 發現了SnS2 納米顆粒具有較好的可見光光催化活性和較好的穩定性，並成功實現了SnS2/SnO2的納米組裝，研究了SnS2/SnO2的能帶結構和電子轉移機理。實現了石墨烯與La2Ti2O7納米片的組裝，發現其光催化性能有較大提高，研究了在光催化過程中石墨烯對光生電子空穴對分離效率的促進作用。實現了硫化鎘與La2Ti2O7納米片的組裝，發現其光催化性能有較大提高，研究了在光催化過程中複合體的能帶結構及光生電子空穴的轉移機理。
