《C/ZnO（TiO2）納米複合體系的能量傳遞與光催化劑設計》是依託蘇州大學，由劉陽擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：C/ZnO(TiO2)納米複合體系的能量傳遞與光催化劑設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉陽
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
細化、最佳化螢光碳納米粒子的水熱合成，可控合成大量多樣的碳螢光納米結構材料；系統考察螢光碳納米粒子的螢光特性（尤其是螢光上轉換特性）；最佳化反應條件，合成多種ZnO（TiO2）有序納米結構材料；通過碳納米結構表面的羧基、羥基等基團與表面活化的ZnO（TiO2）納米結構相互作用，實現C/ZnO（TiO2）的相互複合，利用碳納米結構的上轉換螢光特性，將能量傳遞給ZnO、TiO2，考察碳納米粒子與ZnO（TiO2）之間的能量傳遞，製備C/ ZnO（TiO2）複合結構催化劑，實現對太陽光的全光譜利用；同時結合碳納米結構特有的穩定性、高比表面積及快速電子導出特性，構築高效的C/ ZnO（TiO2）催化體系，考察其光催化行為。進一步探索基於碳與半導體氧化物納米結構的多組分、多功能的、高效複合催化劑（體系）的設計及其光催化性能。
結題摘要
本項目利用ZnO（TiO2）的光催化特性，結合碳納米結構的穩定性、高比表面積及快速電子導出特性，設計高效的C/ZnO（TiO2）複合光催化體系。此項目對於開發綠色能源與解決環境污染等問題具有重要意義。三年來，主要完成了以下幾方面內容： 1. 利用一步超聲合成法、電化學合成法、水熱合成法，大量可控合成了碳螢光納米粒子（包括晶態和非晶態）。 2. 最佳化反應的pH 值，反應物濃度，反應溫度，反應時間等主要實驗參數，實現對碳點合成方法的進一步最佳化，並實現對碳納米粒子的尺寸、表面組成、缺陷及螢光性質的調控，找到了碳點的最佳合成條件。 3. 利用電化學刻蝕技術、水熱合成技術，可控合成ZnO納米棒、納米片、納米粒子，TiO2 納米棒、納米管、納米環/管、多孔TiO2 等多種納米結構。考察了對ZnO、 TiO2納米結構最終的尺寸、形貌、表面組成等有重要影響的實驗因素，找到了控制其表面或缺陷的有效實驗方案。 4. 實現了碳點與ZnO、 TiO2 納米結構的複合。考察了複合體系光催化的光譜回響，碳點與ZnO、TiO2 之間的能量傳遞，電子－空穴對的氧化還原活性，以及複合體系的光催化量子效率。 5. 在模擬自然的光電系統中，發現碳點可以被用作染料-半導體納米複合物中的電子、能量轉移的通道，可以提高體系的能量轉換效率。 6. 考察了C/ZnO（TiO2）複合催化體系的光催化特性。對相應的催化反應進行細緻的表征，包括對其表觀動力學的研究等，推測出了C/ZnO（TiO2）複合催化體系的催化機制（包括染料降解、光解水）。 7. 進一步拓寬催化體系的研究範圍，設計了一系列基於碳與半導體納米結構的多組分、多功能的、高效複合催化體系（C/Ag3PO4, C/Ag/Ag3PO4, C/Cu2O, C/SiO2, C/CdSe, C/Fe2O3等），並探討了它們的催化特性。此外，我們還探索了以下幾方面的研究內容： 1. 碳點本身在近紅外光下的選擇性氧化催化特性。 2. 碳納米粒子-離子液體複合物（CNPIL）及其螢光性質； 3. 碳納米粒子用於高靈敏電化學檢測蛋白質-DNA相互作用； 研究計畫執行情況良好，未出現調整和變動的情況。依託本項目，共發表SCI學術論文72篇，會議論文5篇，獲授權專利1項。研究成果完全達到預期目標。
