基于钛基多孔光催化材料光还原CO2的研究

基本信息
批准号:21377038
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:张金龙
学科分类:
依托单位:华东理工大学
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:贝格瓦斯,纳赛尔,方文章,刘允昌,徐程程,张露,陈宏,兰茜
关键词:
CO2还原光催化介孔材料TiO2金属有机框架材料
结项摘要

With the intensification of the global greenhouse effect, CO2 photo-reduction become a hot research in the field of environment and energy. However, the troditional photocatalysts used for the reduction of CO2 are still having a very low efficiency. This project intends to develop a series of titanium-based porous photocatalyst with superior photocatalytic performance for CO2 reduction. The doping modification is carried out on the TiO2 nanoparticles loaded on SiO2 mesoporous materials to improve the visible light photo-reduction activity. And the chemical modification of some organic dyes on the composite surface is in order to enhance its visible light absorption. The further super-hydrophobic modification on composite surface could enhance the CO2 molecules absorption on the catalyst surface, there by, improving the reaction rate of CO2 photo-reduction. After the above mentioned modifications,the titanium-based composite has a high visible light utilization and CO2 reduction efficiency.On the other hand, different aromatic polycarboxylic acid is used as the organic linkers to prepare the titanium-based MOFs porous materials. The light absorption of Ti-MOFs could be transfer from UV light to the visible light region, by adjusting the charge transfer between metal ions and organic ligands. The composition, pore structures and pore size distribution can be facilely tuned by the modifications on the metal ions and the organic ligands, which results into a strong selective adsorption of CO2 molecules on MOFs surface. This project also intends to study the structure-activity relationship between the titanium-based porous materials and the CO2 reduction, in order to reveal the nature of the CO2 photo-reduction mechanism. These results will provid the experimental and theoretical basis on the future practical application of this titanium-based porous material to the field of CO2 photo-reduction.

随着全球温室效应的加剧,CO2光催化还原成为环境和能源领域的研究热点。然而,目前可供选择的光催化剂还原CO2的效率还很低。本项目拟开发一系列具有高光还原CO2性能的钛基多孔光催化材料。对负载TiO2的SiO2介孔材料进行掺杂改性,及表面有机物化学修饰,以提高其可见光区的还原活性。对其进行进一步的表面超疏水改性,以提高CO2分子在催化剂表面的吸附,从而提高其光还原反应速率。另一方面,以不同芳香类有机多酸为连接配体,制备钛基MOFs多孔材料。通过调节有机配体与金属中心之间的电荷跃迁,实现MOFs在紫外及可见光区的响应。通过改变有机配体的种类,调节MOFs的孔道结构及孔径分布,实现CO2分子在MOFs表面的选择性吸附。通过各种表征手段,研究钛基多孔光催化材料与CO2光还原之间的构效关系,揭示影响CO2光还原反应的本质因素,为钛基多孔光催化材料在CO2光还原领域的实际应用提供实验基础与理论依据。

项目摘要

随着全球温室效应的加剧,CO2光催化还原成为环境和能源领域的研究热点。然而,目前可供选择的光催化剂还原CO2的效率还很低。本项目已开发一系列具有高光还原CO2性能的钛基多孔光催化材料。我们研制了经济的NH4F诱导疏水改性策略来增强介孔TiO2-SiO2表面的CO2的吸附量,在疏水修饰后,TiO2-SiO2光还原CO2选择性生成甲烷的活性大大提高。通过水热法制备得到具有{001}暴露面的TiO2–x光催化剂, 该催化剂具有较好的可见及近红外吸收,较高的电子空穴分离效率,以及特殊晶面的暴露,所制备催化剂在光催化还原CO2选择性制备甲烷的测试中表现出很高的活性。双助催化剂空间分离的结构是通过分别在多级孔道TiO2-SiO2的骨架内外生长Pt和CoOx得到,提高了CO2光催化还原活性及CH4生成的选择性。结合Pt纳米颗粒的不同粒子尺寸变化的几何特征和电子性质的多样性文本分析,发现了Pt纳米粒子在CO2PR反应中对活性和选择性具有突出的尺寸效应。通过各种表征手段,研究钛基多孔光催化材料与CO2光还原之间的构效关系,揭示影响CO2光还原反应的本质因素,为钛基多孔光催化材料在CO2光还原领域的实际应用提供实验基础与理论依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

DOI:
发表时间:2017

张金龙的其他基金

批准号:21602231
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20073026
批准年份:2000
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:21677048
批准年份:2016
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:20577009
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:81501076
批准年份:2015
资助金额:17.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61474117
批准年份:2014
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:29476231
批准年份:1994
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:21173077
批准年份:2011
资助金额:61.00
项目类别:面上项目
批准号:20977030
批准年份:2009
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:20773039
批准年份:2007
资助金额:30.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

分级多孔过渡金属钛酸盐基光还原CO2催化剂的设计合成及表面改性

批准号:21501052
批准年份:2015
负责人:曲阳
学科分类:B0502
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

钛酸锶基光催化-光热催化双功能催化剂的构建及促进CO2光还原的研究

批准号:51502200
批准年份:2015
负责人:欧阳述昕
学科分类:E0207
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基于杂化多孔材料构筑多相分子催化剂及光还原CO2的研究

批准号:U1662109
批准年份:2016
负责人:刘晓
学科分类:B08
资助金额:51.00
项目类别:联合基金项目
4

基于介孔GaN:ZnO固溶体光催化材料的高效光还原CO2反应体系构建

批准号:51102132
批准年份:2011
负责人:闫世成
学科分类:E0207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目