《缺陷對TiO2光催化性能的影響：PAT和HRTEM研究》是依託濟南大學，由陳其鳳擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：缺陷對TiO2光催化性能的影響：PAT和HRTEM研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳其鳳
- 依託單位：濟南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空位和缺陷嚴重影響TiO2的光催化效率，但促進還是抑制的爭論一直存在。解決這個難題的最大挑戰是難以製備準確控制表面和晶格缺陷種類和數目的材料，建立模型考察其對應的光催化效率。本研究課題首先製備相同形貌的三類TiO2光催化材料：單晶、介晶和多晶，特別是介晶（mesocrystals）TiO2,它是由可控的微晶單元在一定程度上的有序組裝體，正好介於單晶和多晶之間，利用正電子湮滅技術(PAT)結合高分辨電鏡(HRTEM)和時間分辨漫反射光譜(TRDRS)等技術對三類二氧化鈦晶體中正電子的壽命的進行系統研究和比較，準確定量表面空位缺陷、晶格缺陷和長程有序的單元缺陷，然後模型光催化半反應，如氧化（亞硝基苯/O2）-還原(亞硝基苯/甲醇),測定其量子效率，由此構效關係解決長期以來懸而未決的是表面缺陷、晶格序排列還是晶格缺陷決定光生電子-空穴的複合速率的問題，從而確定缺陷與光催化活性的關係。
結題摘要
空位和缺陷嚴重影響TiO2的光催化效率，但促進還是抑制的爭論一直存在。解決這個難題的最大挑戰是難以製備準確控制表面和晶格缺陷種類和數目的材料，建立模型考察其對應的光催化效率。本研究課題首先製備相同形貌的TiO2單晶、介晶和多晶，利用正電子湮滅技術、高分辨電鏡、和瞬態螢光對缺陷的類型、濃度、分布和壽命進行系統的分析；利用吸附/脫附和原位紅外等技術對缺陷種類及分布進行系統研究；結合催化劑降解有機污染物和光催化分解水產氫的性能構建催化劑缺陷微結構與性能的內在聯繫。由此構效關係解決長期以來懸而未決的是表面缺陷、晶格序排列還是晶格缺陷決定光生電子-空穴的複合速率的問題，從而確定缺陷與光催化活性的關係。研究表明，有序的介晶微結構有利於光生電子和空穴的分離和傳輸，從而提高了光催化性能；缺陷調控的同時，對金屬氧化物半導體催化劑表面的活性物種有一定影響，增加表面氧缺陷導致表面酸性降低，特別是Bronsted酸，從而降低了催化劑的光催化活性；此外，表面氧缺陷的增多產生可見光吸收，但降低了紫外吸收，因此不能全面提高光催化性能。本研究為金屬氧化物半導體缺陷工程和表面物種的調控來改善催化劑的光催化性能提供了有力的參考。
