非金屬共摻雜納米CeO2的可見光催化性能及其高壓研究

《非金屬共摻雜納米CeO2的可見光催化性能及其高壓研究》是依託吉林大學，由劉波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：非金屬共摻雜納米CeO2的可見光催化性能及其高壓研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉波
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

水污染，尤其是染料廢水的嚴重污染是目前人們亟待解決的重大環境問題。近年來，以降解廢水中有機染料污染物為目標的摻雜型半導體光催化材料的製備和性能研究成為熱點。然而，對可見光極低的利用率和光生電子-空穴對極高的複合率是制約其實際套用的瓶頸；而且，雜質與基質材料之間的相互作用及其對材料光催化性能的影響機制尚未清楚。本項目利用水熱/溶劑熱法與高溫熱擴散法相結合，製備出非金屬共摻雜納米CeO2光催化材料，研究其對有機染料污染物的可見光催化性能，探索提高其可見光催化效率的途徑；利用高壓原位實驗研究非金屬共摻雜納米CeO2在高壓下的原子排布、雜質能態和光學性能的變化規律，從分子（原子）層面研究其可見光催化性能的影響因素，揭示雜質影響納米CeO2光催化性能的作用機理。該工作不僅對於設計新型光催化材料具有巨大的套用價值，而且對於揭示影響材料性能的物理本質具有開創性意義。

結題摘要

本項目研究中，選取Ce(NO3)3·6H2O作為鈰源，TEA作為氮源，葡糖糖作為碳源，氧化石墨作為載體，利用水熱、溶劑熱方法成功製備出具有特殊暴露面CeO2納米材料，摻雜CeO2納米材料以及石墨烯負載CeO2納米材料；利用亞甲基藍作為目標降解物，研究了不同CeO2納米材料在紫外以及可見光條件下的光催化性能，研究發現，通過包覆、摻雜以及形貌調製等手段可以大大提高CeO2納米材料的光催化性能；還研究了CeO2納米片的壓致相變行為，研究發現，與CeO2體材料相比，其結構穩定性大大提高。系列研究工作豐富了我們對納米CeO2光催化性能及壓致相變行為的深入認識和理解。同時我們還進行拓展研究，發現限域於石墨烯片層/氮化硼片層間的A7聚合氮、以及限域於h-BN片層間的N8聚合氮能夠穩定存在於常溫常壓條件下，且在450-600K的溫和條件下即可實現放能，遠遠低於其他限域體系（1400K以上，甚至5000K）。深入分析表明，其穩定存在及溫和放能的物理機制是主客體間存在較小的電荷轉移量。上述研究成果授權國家發明專利2項，發表SCI論文3篇，在投論文2篇。