碳纤维气凝胶基异质结光催化材料的构筑及其性能研究

基本信息
批准号:51762041
项目类别:地区科学基金项目
资助金额:37.00
负责人:陈琳
学科分类:
依托单位:新疆维吾尔自治区产品质量监督检验研究院
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨博,李小飞,张纵圆,开比努尔,张艳,钟声
关键词:
碳纤维气凝胶石墨相氮化碳降解光催化异质结
结项摘要

Utilizing photocatalysis technology to convert solar energy into chemical energy or direct degradation and mineralization of organic pollutants is a long-term solution to solve the problem of environmental pollution. Polymer semiconductor graphitic carbon nitride (g-C3N4),possesses distinct electronic structure and chemical property,and has attracted a wide spread attention in clean energy conversation using solar power.However,the g-C3N4 photocatalyst synthesized by traditional thermal polyconsendation method has small surface area,and the photo-generated electron-hole pairs is easily to recombine,which suppressed the photocatalytic activity severely.Moreover, almost all studies reported thus far have been focused on g-C3N4 in the powder form that suffers from a complicated recovery step during the photocatalytic process, setting a hurdle for the real applications. Herein, our idea is to make full use of local resources--cotton as a fibrous template to fabricate shaped carbon fiber aerogels and simultaneously graft g-C3N4/TiO2 heterojunction photocatalyst inside the porous structure to impart functionality through the combination of in-situ hydrolysis, freeze-drying and carbonization. The macroscopic carbon fiber aerogels based photocatalyst with hierarchical porosity in the micrometer and nanometer range can promote adsorption and reaction sites during the photocatalytic process. The heterogeneous g-C3N4/TiO2 can enhance light carrier transfer and thus improve the light quantum efficiency of catalyst. Futhermore, the macroscopic 3D g-C3N4/TiO2 photocatalyst with better recovery properties for theoretical significance and practical application.

利用光催化技术将太阳能转化为化学能或降解有机污染物,是解决环境污染的有效途径。聚合物半导体石墨相氮化碳(g-C3N4)具有独特的电子结构和化学性质,然而,传统热缩聚法合成的g-C3N4粉体光催化剂比表面积小、光生电子-空穴易于复合、抑制了其光催化活性。此外,在实际水体处理中纳米粉体催化剂不仅分离困难、难以回收利用。本项目利用新疆优势资源棉花作为合成碳纤维气凝胶的前驱体,首先通过原位水解制备出多层级结构TiO2-棉花纤维复合物,将上述产物浸渍在盐酸胍溶液中,经冷冻干燥及高温碳化,拟得到具有可见光响应,易于回用的g-C3N4/TiO2-碳纤维复合气凝胶。气凝胶中丰富的微孔和中孔结构可增加吸附和反应位点,负载的g-C3N4/TiO2异质结能改善其光生载流子的分离效率。凭借气凝胶的结构特性,制备宏观块体结构的碳纤维气凝胶基复合光催化剂代替传统的纳米颗粒处理有机污染物,具有重要的理论意义和实用价值。

项目摘要

能源短缺和环境污染已成为制约人类社会可持续发展的重要问题,也是当前科研研究的热点。g-C3N4作为一种新型的非金属半导体光催化剂,备受关注。但光生载流子易复合,光吸收性能和反应活性位点有限等缺点限制了其光催化的效率。针对上述缺陷,本项目开展了g-C3N4基复合光催化材料制备及调控研究,研究了超分子自组装氮缺陷修饰的Ag/g-C3N4纳米纤维膜及其光催化产氢活性的研究和具有等离子共振效应的三维碳氮基异质结光催化材料的构筑及其CO2还原性能研究等工作,一方面,通过调控g-C3N4的形貌提高样品比表面积、元素掺杂拓展光响应范围和载流子迁移、利用异质结促进光生载流子分离抑制复合、引入贵金属纳米颗粒的局域表面等离子共振拓展光吸收范围等方式可以有效的提高g-C3N4的光催化活性,为高效光催化剂的设计与开发做出有益的探索。另一方面,通过发展超分子前驱体自组装的策略在g-C3N4的形貌工程和元素掺杂等方面具有良好的应用前景和应用空间。

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

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020
5

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

基于FTA-BN模型的页岩气井口装置失效概率分析

DOI:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2019.04.015
发表时间:2019

陈琳的其他基金

批准号:81201300
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602275
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:51667006
批准年份:2016
资助金额:44.40
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31402140
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81903156
批准年份:2019
资助金额:20.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81900388
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11526101
批准年份:2015
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:51803148
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51267002
批准年份:2012
资助金额:50.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:79660005
批准年份:1996
资助金额:5.50
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51508153
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81904047
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11701237
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61704030
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11601010
批准年份:2016
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902370
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31901454
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81873748
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:31800824
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100874
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703732
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21807089
批准年份:2018
资助金额:23.90
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81473442
批准年份:2014
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:71201125
批准年份:2012
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400653
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71203138
批准年份:2012
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20505012
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81601842
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501354
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:70063006
批准年份:2000
资助金额:13.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:31800533
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401515
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31771904
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81500677
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

金属氧化物异质结/碳纤维复合电催化材料的调控构筑及其电解水析氧性能研究

批准号:21878189
批准年份:2018
负责人:李永亮
学科分类:B0809
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
2

导电高分子P-N异质结气凝胶的合成及其光电性能研究

批准号:21404117
批准年份:2014
负责人:王锦
学科分类:B0204
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

可见光响应型异质结光催化材料的设计、制备及其光催化性能研究

批准号:21103070
批准年份:2011
负责人:张海涛
学科分类:B0202
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
4

异质结光催化材料的设计及其光电和催化性能本质规律研究

批准号:51472005
批准年份:2014
负责人:陈士夫
学科分类:E0210
资助金额:83.00
项目类别:面上项目