选择性催化还原CO2的光催化剂设计及反应机理研究

CO2减排降低环境污染和太阳能利用替代石油能源已成为21世纪的世界性课题，利用太阳能催化还原CO2是解决该能源环境问题的有效途径之一。项目拟采用新型水热合成方法制备一维纳米TiO2（纳米线、管、带）、贵金属（Ru、Rh、Pd、Pt、Au）和稀土元素（Sr、La、Ce）掺杂的TiO2催化剂，调节合成条件以控制催化剂晶相、晶粒度、禁带宽度和表面组成/结构；探讨催化剂在紫外/可见光激发下的发光效应，建立光生电子-空穴对的识别方法；采用振动流态化床反应器系统研究光催化还原CO2反应的活性（CO2转化频率）、选择性（CH4、CH3OH、O2等产物分布）和稳定性（光致电子的衰减及光催化剂寿命），建立催化剂组成、结构、尺寸和光催化性能之间的构-性内在关系；从而揭示光生电荷能级与反应产物氧化还原电位的关系，可望阐明光催化还原CO2过程的反应机理，发展一种CO2有效减排/固定和太阳能-化学能理想转化途径。