高指數晶面Cu2O晶體的生長機理及其CO催化氧化性能研究

《高指數晶面Cu2O晶體的生長機理及其CO催化氧化性能研究》是依託西安交通大學，由孫少東擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：高指數晶面Cu2O晶體的生長機理及其CO催化氧化性能研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：孫少東
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

研究表明：氧化亞銅（Cu2O）晶體中高指數晶面的存在，可以改變其催化氧化CO的反應機理和反應動力學，降低反應活化能，從而提高催化效率。然而，目前已經合成的含有高指數晶面的Cu2O晶體中均同時存在活性低的低指數晶面。迄今為止，完全由高指數晶面組成的高指數晶面Cu2O晶體尚未見文獻報導。因此，本項目以獲得具有高CO催化氧化性能的高指數晶面Cu2O晶體為目的，擬系統研究高指數晶面Cu2O晶體的液相合成工藝，闡明高指數晶面Cu2O晶體的生長機理，繼而實現其可控合成。在此基礎上，揭示Cu2O晶體中高指數晶面的調控對CO催化氧化性能的影響規律，明確高指數晶面結構與CO催化氧化性能的相關性，找到有效提高CO催化氧化效率的機制和途徑。研究結果將為製備高效可靠且成本低廉的Cu2O催化材料提供理論指導和實驗依據，對拓展其在環境保護中的套用具有一定意義。

結題摘要

本項目針對目前用於一氧化碳（CO）催化氧化的Cu2O催化劑通常是由化學活性低的低指數{111}、{100}和{110}晶面組成瓶頸問題，提出製備出完全由高指數晶面組成的Cu2O多面體，改善其催化活性，進而開發高效可靠且成本低廉的Cu2O催化材料。本項目所開展的研究內容包括：①開發高指數晶面Cu2O多面體的液相合成工藝，獲得高指數晶面Cu2O多面體的生長機理，實現高指數晶面Cu2O多面體的可控合成。②測試高指數晶面Cu2O多面體的CO催化氧化性能，闡明不同高指數晶面的CO催化氧化反應機理和反應動力學，明確高指數晶面結構與CO催化氧化性能的相關性。目前，本項目已經系統地總結了具有不同形貌和晶面指數的Cu2O的可控合成策略、生長機制以及催化性能的相關性，並運用Cu2O做模板製備其它種類中空納米結構。在本項目基礎上，項目申請人研究團隊對具有特殊微觀結構的Cu2O晶體進行了初步的探索性研究。目前，已經成功地實現了對Cu2O納米結構單元晶面取向的定向調控，製備出了二十六面體的Cu2O介觀晶體和金屬摻雜型Cu2O介觀晶體，從而為進一步擴展Cu2O催化劑的套用提供了更為豐富的實驗數據。迄今為止，本項目研究團隊已經在Nanoscale、Journal of Materials Chemistry A、Chemical Communications和Physical Chemistry Chemical Physics等國際知名期刊上發表SCI收錄文章總計12篇。獲得已授權國家發明專利1項。依託本項目研究成果，項目負責人孫少東分別獲得2015年度陝西省科學技術2等獎（第二完成人）和2015年度陝西省高等學校科學技術1等獎（第二完成人）。獲獎名稱：溶液相中納米晶結構調控及其套用。本項目培養已畢業博士和碩士研究生總計3人。