纳米异质膜的电泳组装与光催化分解水制氢的研究

光催化分解水制氢是在未来解决能源与环境问题的重要途径，其中研制高效利用太阳能的光催化剂成为该领域研究的关键课题。项目根据半导体异质结理论，拟通过电泳法把具有紫外光响应的结晶良好的层状钙钛矿结构La2Ti2O7单分子层纳米片，与可见光响应的硫化镉（CdS），三氧化钨(WO3)，氮掺杂二氧化钛(TiO2-xNx)纳米颗粒在导电衬底上进行组装，并结合薄膜表面改性，构筑窄带隙半导体敏化的复合半导体异质结构，研制出具有高量子效率和高太阳能利用率的新型光催化制氢薄膜。通过结构表征，性能测试，薄膜的制氢效率等评价揭示窄带隙半导体敏化的复合半导体异质薄膜的组装，组成，结构，性质间的关系，提出相对完善的异质薄膜光催化机理模型。研究结果对深化半导体光催化的作用机理、认识控制液-固多相光催化过程的量子效率的关键因素、指导设计新型高效可见光催化剂体系等都具有重要的科学意义。

光催化分解水制氢是在未来解决能源与环境问题的重要途径，其中研制高效利用太阳能的光催化剂成为该领域研究的关键课题。项目从纳米材料合成、不同带隙纳米材料的组装、窄带隙半导体敏化的复合半导体异质薄膜光催化机理三个个方面开展研究。根据半导体异质结理论，成功设计合成了结晶良好层状超薄La2Ti2O7纳米片，氮掺杂二氧化钛(TiO2-xNx)纳米颗粒，多孔氧化锌微球，SnS2 纳米颗粒，纳米硫化镉颗粒。.成功合成并剥离了Ni/Al层状水滑石纳米材料，并研究了溶液酸碱度对纳米颗粒大小及剥离的影响，分析了纳米片层形成的机理。得到了直径10-30纳米的系列 Bi2Mo1-xWxO6固溶体，并研究了光催化活性与组成的关系，找到了催化效率最高的组装比例。.发现了SnS2 纳米颗粒具有较好的可见光光催化活性和较好的稳定性，并成功实现了SnS2/SnO2的纳米组装，研究了SnS2/SnO2的能带结构和电子转移机理。实现了石墨烯与La2Ti2O7纳米片的组装，发现其光催化性能有较大提高，研究了在光催化过程中石墨烯对光生电子空穴对分离效率的促进作用。实现了硫化镉与La2Ti2O7纳米片的组装，发现其光催化性能有较大提高，研究了在光催化过程中复合体的能带结构及光生电子空穴的转移机理。