太阳能产氢光催化剂不同晶面双助催化剂的选择性无机溶液合成

基本信息
批准号:21871217
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:程蓓
学科分类:
依托单位:武汉理工大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐飞燕,郑颖秋,夏鹏飞,邝攀勇,刘明金,王原原,陈怡颖
关键词:
无机溶液合成产氢光催化剂暴露晶面氧化助催化剂还原助催化剂
结项摘要

Design and fabrication of highly efficient H2-production photocatalysts using water splitting are one of photocatalytic research frontier and hotspot. The objective of this project is selectively inorganic solution depositing dual-cocatalysts on the exposed oxidation facets and reduction facets of semiconductor photocatalysts, used for highly efficient photocatalytic H2 production from water-splitting and for solving the high recombination rate of photogenerated electron-hole pairs during the photocatalytic reaction. The main research work includes design principles and inorganic solution fabrication methods of semiconductor photocatalysts with dual-cocatalysts selectively deposited on different exposed oxidation and reduction facets, the transfer, separation and dynamics of photogenerated charge carriers, and the methods to enhance photocatalytic H2-production performance of dual-cocatalyst/semiconductor composite photocatalysts. The effects of different semiconductors, different cocatalysts, different exposed facets, exposed facet ratios, cocatalyst locations etc. on photocatalytic H2-production activity of photocatalyst will be carefully investigated and discussed. The intrinsic composition-structure-performance relationship and synergistic effect between cocatalysts and photocatalysts will be investigated and established. New design ideas and methods for the preparation of H2-production photocatalyst with dual-cocatalysts selectively deposited on different exposed facets will be developed and proposed. This investigation will also provide some new insight into the design and fabrication of dual-cocatalyst/semiconductor composites used for hydrogen production.

利用太阳能光催化分解水制氢是光催化领域的研究热点,而高效产氢光催化剂的设计合成是该领域的研究难点之一。本项目以提高产氢光催化剂的光催化活性为目标,通过双助催化剂在光催化剂氧化面和还原面的选择性无机溶液合成,旨在解决分解水产氢光催化剂中光生电子空穴容易复合和光催化效率低的关键科学问题。着重研究氧化和还原助催化剂在光催化剂不同晶面的选择性合成的原理和方法,光生电子空穴传输、分离与动力学行为,氧化还原双助催化剂/光催化剂复合体系的产氢速率增强方法。探索光催化剂类型、不同暴露晶面与不同晶面比例、双助催化剂类型、双助催化剂无机合成方法与沉积位置对光催化剂产氢活性的影响规律,揭示光催化剂和助催化剂的组成、相结构、形貌、微结构与产氢活性的关系,建立选择性沉积双助催化剂在光催化剂不同晶面的合成原理与方法,阐明双助催化剂改性光催化产氢活性增强机理。合成出几种具有自主知识产权、光谱响应宽的复合产氢光催化剂。

项目摘要

项目以提高产氢光催化剂的光催化活性为目标,通过双助催化剂在光催化剂氧化面和还原面的选择性无机溶液合成,旨在解决分解水产氢光催化剂中光生电子空穴容易复合和光催化效率低的关键科学问题。研究了氧化和还原助催化剂在光催化剂不同晶面的选择性合成的原理和方法,光生电子空穴传输、分离与动力学行为,氧化还原双助催化剂/光催化剂复合体系的产氢速率增强方法。探索了光催化剂类型、不同暴露晶面与不同晶面比例、双助催化剂类型、双助催化剂无机合成方法与沉积位置对光催化剂产氢活性的影响规律,揭示了光催化剂和助催化剂的组成、相结构、形貌、微结构与产氢活性的关系,建立了选择性沉积双助催化剂在光催化剂不同晶面的合成原理与方法,阐明了双助催化剂改性光催化产氢活性增强机理。合成出几种具有自主知识产权、光谱响应宽的复合产氢光催化剂。多篇研究论文发表在多种国际刊物上,如:Adv. Mater.、Nature Commun.、Chem、Chem. Rev.、Small、Appl. Catal. B等,发表 SCI 收录论文97篇,发表论文中有 ESI 高被引论文 28 篇,热点论文6篇,发表论文被 SCI 他人引文 6200 余次。项目执行期间所在课题组共毕业了8位博士研究生和12位硕士研究生, 出站博士后 4 人。项目负责人程蓓连续4年2019-2022 年入选全球化学和材料学科高被引研究人员名单。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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