《TiO2的晶面協同效應對光催化活性影響研究》是依託武漢大學，由昝菱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TiO2的晶面協同效應對光催化活性影響研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：昝菱
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
晶體的不同晶面具有不同的幾何結構與原子排列，因此會顯現出不同的物理化學性質。TiO2的光活性與其表面暴露的晶面密切相關，通常TiO2主要呈現3個晶面- - {001},{010},{101},各個晶面的光催化活性是不同的,不同晶面的協同作用是提高TiO2光催化活性的根本原因。本申請書的主要內容是研究具有不同暴露晶面的TiO2光催化劑的調控合成方法;研究TiO2晶體不同晶面的光活性及其機理，搞清不同晶面的功能與作用；研究雙晶面協同和三晶面協同效應對TiO2光活性的影響，找到TiO2晶面協同作用提高光催化活性的最佳模式，研究電子的傳遞路徑和自由基形成路徑及晶面協同提高光活性的機理；研究晶面協同效應對TiO2 DSSCs光伏性能的影響。該課題的研究將揭示TiO2晶面與光活性性能的關係，有力地提高TiO2的光催化活性和光轉換效率，具有揭示結構與性能關係的理論意義和TiO2套用的實際意義。
結題摘要
摘要：半導體光催化技術在解決環境和能源兩個世界性課題方面有著舉足輕重的地位，提高光催化劑的光催化活性是該領域的終極目標。由於半導體光催化劑的不同晶面具有不同的表面原子和電子結構，因而晶面暴露嚴重影響了其光催化活性。本基金項目在納米TiO2晶體晶面的調控合成, TiO2晶體不同晶面的光活性及其機理研究,TiO2晶體雙晶面協同效應對光活性的影響研究三個方面都取得了可喜的研究成果，採用無氟的方法合成出了單晶面（大於90%）暴露銳鈦礦TiO2{001}, {101}, {010}晶面樣品。光催化實驗結果顯示在液體介質中，銳鈦礦TiO2低指數晶面光催化活性順序為：{001} ＞ {101} ＞ {010}；在氣體介質中卻為：{010} ＞ {101} ＞ {001}。成功合成了{101}-{001}和{010}-{001}晶面共存銳鈦礦TiO2樣品。通過比較其光催化氧化和光催化還原活性，我們首次發現了{010}晶面取代{101}晶面抑制了其光催化氧化還原活性。合成了TiO2納米帶(TiO2-NB)和TiO2納米雙錐(TiO2-NP)，並且這兩個樣品都暴露單一的{101}晶面。光催化活性實驗顯示TiO2-NP的光催化活性比TiO2-NB的要高。首次發現Pt負載可以逆轉銳鈦礦TiO2 {001}和{010}晶面光催化還原CO2的活性順序。Pt負載前，TiO2-010 ＞ TiO2-001；Pt負載後，TiO2-001-Pt ＞ TiO2-010-Pt。同時還初步探討了不同晶面暴露對負載貴金屬及其光催化活性的影響。
