TiO2纳米片负载金属M@Pt（M=Fe，Co，Ni）核壳纳米颗粒的合成及其对甲醛气体的脱除研究

This project will focus on catalytic oxidation of formaldehyde gas at room temperature, using M@Pt (M=Fe, Co, Ni) core-shell bimetallic nanoparticle supported on TiO2 nanosheet with exposed (001) facets as catalysts, and further explore its formaldehyde removal efficiency at room temperature. The method of synthesis core-shell bimetallic nanoparticle would be investigated deeply. For the studying removal efficiency, different transition metal with Pt core-shell bimetallic nanoparticle supported on TiO2 nanosheet with exposed (001) facets would be tested. We would combine the experimental results with theoretical calculation, to well understand the formaldehyde molecule adsorption and catalytic mechanism on the surface of core-shell bimetallic nanoparticle and TiO2 nanosheet with exposed (001) facets. Our project aims at developing of efficient and practical catalysts for removing formaldehyde at room temperature, and enriching the theoretical knowledge of catalytic oxidation of formaldehyde, and thus may opening an avenue for design and development of high-performance adsorbents and catalysts for formaldehyde removal at room temperature. So, there are not only academic merits but also practical significance for supporting this project.

本项目提出将M@Pt (M=Fe, Co, Ni)的核壳结构双金属纳米颗粒负载于暴露(001)晶面的TiO2纳米片表面，并用于室温下甲醛气体催化氧化的研究。探索合成M@ Pt核壳双金属纳米颗粒催化剂新方法，研究不同双金属纳米颗粒和锐钛矿相TiO2(001)晶面对甲醛催化氧化活性的影响和促进作用，结合理论计算从原子、分子尺度研究双金属纳米颗粒和TiO2 (001)晶面对甲醛分子的吸附、催化作用，进一步揭示核壳结构双金属纳米颗粒以及暴露(001)晶面锐钛矿相TiO2纳米片对甲醛催化氧化的作用机理。旨在发展简单实用的净化甲醛的新型催化剂，并丰富甲醛催化氧化的基础理论知识，从而为室内甲醛气体的净化提供新的设计思路。因此，本项目工作的研究，不仅具有学术价值，而且有重要的实际意义。

本项目旨在解决环境与能源问题中的室内甲醛气体污染问题。设计并合成高效的甲醛催化剂、甲醛吸附剂，并对其甲醛脱除机理做了详尽分析，为新型实用甲醛净化材料提供一定的实验经验及理论指导。本项目针对Pt-Pd双金属，采用浸渍-还原法合成一系列不同Pt、Pd含量比的双金属催化剂，发现Pt-Pd双金属催化剂能够有效提高甲醛催化性能，并分析双金属催化剂对甲醛催化性能的增强机理。同时，本项目以沸石咪唑骨架材料（ZIF-8）为模板，通过直接碳化法得到氮掺杂多孔碳材料，发现在特定温度下碳化得到的氮掺杂多孔碳具有最高的甲醛吸附性能，且吸附性能远高于商业活性炭。并通过表征手段分析该种材料对甲醛的去除机理。另外，本项还针对能源问题中的电催化分解水制氢，设计并合成了V掺杂Ni2P纳米片阵列。由于V掺杂引入大量缺陷及表面活性位点，该催化剂具有高的电催化分解水制氢活性及稳定性。本项目的顺利进行，不仅为室内甲醛去除材料的设计提供新思路，也在非贵金属电催化析氢催化材料的应用方面提供一定的理论指导。