This application aims at photocatalytic degradation of air pollutants, which will start from the design of the materials, in accordance with the principle of improving the electron transport and transmission of contaminants and degradation products in the material. By compositing graphdiyne (electron acceptor material) with semiconductor metal oxides, improve the electron transport properties of the material and avoid the recombination of the electron-hole. The enhanced photocatalytic properties of graphdiyne composited semiconductor metal oxide material will be studied. During the synthesis process, the mode and proportion of composite will be controlled as much as possible. Design the structure of semiconductor metal oxides; prepare a nanoparticles constructed hollow spherical structure, to improve the effective activity sites and gas transmission rate of the catalyst. The relationship of structure, composition and properties will be discussed. The technique of preparing semiconductor metal oxides graphdiyne composite materials with high-performance will finally realized through the implementation of the project, which will provide basis for fabrication and benefit development of photocatalytic degradation of air pollutants.
本项目以光催化降解空气中挥发性有机污染物为切入点,从增强催化材料内部光生电子的传导以及污染物和降解产物的传输出发,进行材料设计。通过优良电子受体材料-石墨炔与光催化剂-半导体金属氧化物的复合,提高电子传输性能,抑制光生电子与空穴的复合。研究石墨炔对半导体金属氧化物光催化性能的增强机制,从而实现高效光催化降解有机污染物。总结半导体金属氧化物石墨炔复合材料的合成规律,在制备过程中对复合方式、复合比例进行调控;同时对半导体金属氧化物的结构进行设计,制备由纳米粒子堆砌构筑的空心球结构,提高催化剂有效活性位点同时提高气体在催化剂中的传输。系统研究半导体金属氧化物石墨炔复合材料的制备及光催化性能,探明结构、组成与性质的相互关系,为半导体金属氧化物石墨炔复合材料在降解空气污染物中的应用奠定基础。
通过三年的系统研究,本项目成功合成不同尺寸的碳球,为后续不同壳层结构的金属氧化物空心结构的设计打下了良好的基础;探索了石墨炔复合及金属有机骨架MOF结构包覆对材料光催化效果的影响;揭示了石墨炔材料作为电极材料在光催化过程中的电子传输机制及价键变化规律;明确了石墨炔材料对电子传输的促进作用;实现了在染料敏化太阳能电池光电转化效率的增强;首次采用离子溅射的方法合成了负载铂的石墨炔纳米片电极材料,表明负载铂的石墨炔二维纳米片虽然性能不及铂片,但是高于铂纳米颗粒和石墨炔负载的材料,同时比使用纯铂大大降低了成本,有实际应用价值。.项目执行以来,发表SCI论文10篇,包括Nature Energy、Adv. Mater.、Chemical Society Reviews和Advanced Energy Materials等国际知名期刊;申请中国发明专利2项;培养博士研究生3名(毕业3名)。.
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数据更新时间:2023-05-31
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