黑色氧化钛多维纳米材料制备机理、掺杂改性及能源转换器件应用研究

Titanium dioxide has been considered as the most efficient UV light photocatalysis and photoelectric conversion materials for a long time, used in photovoltaic devices and environmental protection. Recently, black titania become the forefront of research focus. However, the researches of black titania, including the applicant's, were limited to the experimental results on visible-light photocatalysis modification. The in-depth mechanism researches, further modification and device applications have not yet been carried out. In this project, our target is aim at these systematic research direction, trying to discover new synthetic routes, exploring the intrinsic origin of wide spectrum absorption, unique carrier transport capacity and surface catalysis, and further exploring more applications in energy conversion devices. Specific studies include: (1) Reduction mechanism, microstructure and optical properties of nano black titania; (2) Doing modification, wide spectrum absorption and photoelectric conversion of black titania; (3) The preparation of nanostructures black titania films, arrays, etc.; (4) Exploration, preparation and properties of black titania device fabrication.

二氧化钛一直以来被认为是最高效的紫外光光催化剂和光电转换材料，应用于光伏器件和环境保护。最近，黑色氧化钛改性成为最前沿的研究焦点。然而，包括申请者在内的黑钛研究限于可见光催化改性等实验性结果，对于深层次的机理研究，进一步改性以及器件应用等研究还未系统开展。本基金项目就是基于已有的研究基础，针对这些方向进行系统深入的研究，试图发掘新的合成途径，探究优异宽光谱吸收、独特载流子输运能力和表面催化能力的内在来源，以及挖掘更多其在能源转换器件中的应用。具体研究包括：（1）纳米黑色氧化钛的还原机理、微观结构和光电性能研究；（2）黑色二氧化钛的元素掺杂、宽光谱吸收和光电性能研究；（3）薄膜、阵列等的纳米结构制备和性能研究；（4）黑色二氧化钛结构的太阳能充分利用及器件制作探索。

二氧化钛一直以来被认为是最高效的紫外光光催化剂和光电转换材料，应用于光伏器件和环境保护。在本项目的支持下，申请者对黑色氧化钛的制备和改性等方面进行了系统的研究，发掘出新的合成途径，探究优异宽光谱吸收、独特载流子输运能力和表面催化能力的内在来源，并探讨了更多其在能源转换中的应用。主要研究内容包括：（1）黑色氧化钛纳米笼用于太阳能海水淡化；（2）纳米TiO的制备与11 K的超导转变；（3）成功将铝还原黑色二氧化钛用于光催化CO2还原到CH4的反应；（4）蓝色二氧化钛的制备及其在光催化中的应用，并取得了重要结果。