能源導向的氮化物納米複合結構構築及其構效關係研究

《能源導向的氮化物納米複合結構構築及其構效關係研究》是依託北京理工大學，由陳卓擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：能源導向的氮化物納米複合結構構築及其構效關係研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：陳卓
• 項目類別：面上項目

項目摘要

隨著能源短缺與環境污染問題日益嚴重，利用半導體納米晶光解水制氫已成為納米材料領域的前沿研究熱點之一。針對氧化鈦等材料的吸光有限、效率較低和鎘系硫屬化合物有毒、穩定性差等問題，本課題在成功製備出能帶可調的高質量Ⅲ族氮化物納米晶基礎上，提出以氮化物納米晶為基元，分別與貴金屬、氧化鈦納米晶進行有序複合，系統研究複合納米晶基元、結構與光解水性能之間的影響規律。具體將通過貴金屬納米晶的尺寸、形貌調控其表面等離極元，增強光吸收與電子注入，實現協同催化。通過不同晶面TiO2納米晶形貌調控其表面能，提高光催化活性。通過構築異質結型與核殼型有序複合結構，調控氮化物複合納米晶的能帶結構，系統研究有序複合結構對氮化物複合納米晶光學吸收性能、電荷傳輸機制及其光解水效率的影響規律，確定氮化物複合納米晶結構與光解水效率的構效關係，為新型複合納米晶光催化劑的設計、製備與套用提供理論支撐和實驗依據。

結題摘要

通過半導體複合納米結構的有效調控實現高效光解水制氫已成為新能源、納米材料等領域的前沿研究熱點之一。本項目主要研究內容為：a、系統研究各實驗條件對InN，GaN納米晶形貌、尺寸、相結構的影響，最佳化得到實驗條件對InN，GaN納米晶的影響規律，實現一定程度的可控制備；b、探索貴金屬和不同晶面TiO2納米晶的生長規律，實現其尺寸與晶面的調控；c、實現各納米基元間的複合，主要包括核殼與異質結複合納米材料的可控制備；d、系統研究了複合納米晶基元、結構與光解水性能之間的影響規律，有序複合結構對其光學吸收性能、電荷傳輸機制及其光解水效率的影響規律。本項目按照預期研究目標已經實現InN，GaN，貴金屬和晶面可控TiO2納米晶及其核殼與異質結複合納米材料的製備。系統研究了複合納米晶基元、結構與光解水性能之間的影響規律，有序複合結構對其光學吸收性能、電荷傳輸機制及其光解水效率的影響規律，為新型複合納米晶光催化劑的設計、製備與套用提供理論支撐和實驗依據。