《H2O和CO2 還原光催化材料的設計製備和結構調控研究》是依託福州大學，由王緒緒擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：H2O和CO2 還原光催化材料的設計製備和結構調控研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：王緒緒
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
H2O分解制氫和CO2轉化是能源光催化兩大重要過程。發展高光量子效率、高選擇性、高穩定性及廉價光催化材料和構建高效反應系統是研究核心，光催化材料的組成設計原理和結構調控規律是必須深刻理解的關鍵基本科學問題。根據國際發展動態,結合福州大學、台灣大學研究積累和前期探索結果，基於化學熱力學和動力學原理，以無機半導體氧化物、MOF、有機聚合物基多組分多功能光催化材料的設計製備和作用機理研究，CO2 與其它化合物的耦合反應和氫-氧高效分離水分解兩光催化系統的創建等為主要內容，以發展光催化材料的組成結構設計原理、揭示組成-結構-光催化性能的本質關係和調控方法、闡明光催化過程的微觀機理和調控規律、探索提高光催化過程效率的新途徑為研究目標，為高效光催化材料的製備及其反應系統的建立提供理論基礎和科學依據。研究對豐富能源光催化的科學基礎和推動技術進步具有重大理論和實際意義，對強化海峽兩岸學術交流具有積極作用。
結題摘要
H2O分解和CO2還原是最具代表性且密切相關的兩大能源光催化反應。項目針對這兩個反應以發展新型光催化材料、探索其製備原理、揭示其結構和性能調控規律、構建高效反應系統為主要研究內容。研究取得如下重要成果。(1)設計製備出30餘種組成或結構新穎的光催化材料。例如：Bi2WO6、MnSb2S4、γ-Ga2O3、Bi2MoO6、β-SiC等新型2D或3D結構；TiO2、g-C3N4、C3N3S3、MOF等無機和聚合物；SiC/MoS2、Ni(OH)2/HNb3O8等異質結複合物。其中，三明治Bi2WO6單分子層納米片、Ag/TiO2(001)納米晶和SiC/MoS2異質結材料表現出非常優異的光催化性能。（2）提出了若干光催化作用新模型，發展了幾種光催化材料結構和性能調控方法，揭示了一些光催化反應的機理。例如：建立了Pt-SnOx-TiO2分子結光催化作用模型、金屬-金屬MMCT激發態作用模型；發現構築準異質結型三明治Bi2WO6單層結構可顯著提高光生電荷分離效率；發現構築金屬-半導體界面高極化的Pt/TiO2可使光熱催化高度耦合併改變甲醇重整產氫機理，產氫速率高達1.95 mol g-1•h-1；發現從能帶匹配、維度控制和載流子遷移率綜合考慮可構築出SiC@MoS2納米花，實現CO2與純水反應到甲烷和氧氣的計量穩定光催化轉化。（3）開發構建出兩個新型雙胞光催化反應系統，實現還原反應和氧化反應分立協同進行。一是Pt/WO3光催化水分解與IrOx/Pt@Cu2O/SiC光催化CO2還原協同反應系統，實現同時穩定和高選擇性地產氧和產甲酸；二是Pt/STO:Rh光催化水分解和WO3光催化苯酚氧化協同反應系統，實現從有機廢水降解產氫。共在國際重要期刊發表學術論文51篇，申請和獲得發明專利19件，培養研究生30名。這些研究結果對豐富能源光催化科學基礎和推動光催化發展具有重大理論和實際意義。
