N掺杂过渡金属氧化物单分子层的化学剥离及可见光催化性能

基本信息
批准号:21301063
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:王永刚
学科分类:
依托单位:黄河科技学院
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:温婷,陈秀丽,张保丰,张慧娜,闵宪虎
关键词:
氮掺杂可见光催化剂剥离纳米片层拓扑化学
结项摘要

Single-molecule thick nano-materials featuring large surface area, high reaction activity and quantum size effect have received much attentions. The transition metal oxide nanosheets can be fabricated via low-temperature soft chemical routes and they often show highly increased reaction activity and catalytic efficiency. In this work, we will combine the single layer exfoliation methods with the N-doping methods to fabricate N-doped transition metal oxide nanosheets for visible-light photocatalysis. 1) Syntheses of Nb-based perovskite oxides with different layer thickness and their N-doping under NH3 atmosphere; 2) Fabrication of N-doped Nb-based oxide nanosheets by low-temperature topochemical manipulations such as the protonize and subsequent chemical exfolication in solutions; 3) Structural and morphology characterizations of the as-synthesized nanosheets, and their visible-light induced photocatalytic performance. We will finally fabricated a series of thickness-tunable Nb-based oxide single-layered nanosheets with profound catalyses capability under visible light. The investigation will focus on the relationship between the artificial manipulation of crystal structure and electrical structure of a given material and its bulk properties. These studies will also reveal that the effectual combinations of various chemical synthesis methods and denaturation methods can greatly improve the material design techniques, especially for some specific purposes.

单分子层纳米材料具有大的比表面积、高的反应活性以及量子尺寸效应等,在理论研究、薄膜制备、纳米器件组装等领域获得了广泛关注。通过低温软化学方法制备过渡金属氧化物的单分子纳米片层并应用于光催化反应可以极大地提高材料的活性反应位点和催化效率。本项目将单分子层剥离技术和氧化物的氮化改性方法相结合,制备N掺杂的过渡金属氧化物单分子层纳米材料以应用于可见光催化反应:1) 制备具有不同板层厚度(n=3-6)的铌基钙钛矿氧化物并在NH3气氛中进行氮化反应;2) 通过质子化和溶液中化学剥离等低温软化学反应制备N掺杂的铌基氧化物单分子纳米片层;3)结构形貌表征和可见光催化性能研究。本项目将制备出一系列具有优良可见光催化性质的厚度可调的铌基氧化物单分子纳米层,从晶体结构和电子结构的微观调控与材料宏观性质的联系出发,阐述多种化学制备方法和改性方法的结合应用于特殊材料制备的广阔前景。

项目摘要

阴离子掺杂和液相剥离是两种常用的能够提高宽禁带半导体材料光催化活性的方法。前者可以在价带和导带之间引入能级,提高材料在可见光波段的吸收效率;后者可以用于制备单层纳米片结构,极大地提高材料的比表面积和催化活性位点。我们在一类层状钙钛矿氧化物中,将氮化改性与液相剥离技术相结合,制备了一系列氮掺杂的过渡金属氧化物单分子层纳米材料应用于可见光催化裂解水产氢。获得的催化剂材料的特征厚度小于5纳米,对可见光的吸收有明显的提高,与改性前的材料相比产氢速率提高了三个数量级以上。在此基础上,制备了一系列厚度可控的铌基钙钛矿纳米片,研究了在该材料中有利于光生电子空穴对分离的最佳厚度。该项目的研究成果一方面验证了综合运用多种手段改良宽禁带固体催化剂的可行性,获得了一系列优秀的可见光催化剂材料,另一方面为二维催化材料的精确厚度控制提供了重要参考。

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

施用生物刺激剂对空心菜种植增效减排效应研究

施用生物刺激剂对空心菜种植增效减排效应研究

DOI:10.11654/jaes.2022-0087
发表时间:2022
2

不同pH条件下小球藻氨氮处理及生物质生产能力

不同pH条件下小球藻氨氮处理及生物质生产能力

DOI:10.13205/j.hjgc.202109007
发表时间:2021
3

组蛋白去乙酰化酶在变应性鼻炎鼻黏膜上皮中的表达研究

组蛋白去乙酰化酶在变应性鼻炎鼻黏膜上皮中的表达研究

DOI:10.16066/j.1672-7002.2021.06.013
发表时间:2021
4

贵州织金洞洞穴CO2的来源及其空间分布特征

贵州织金洞洞穴CO2的来源及其空间分布特征

DOI:
发表时间:2016
5

四川盆地东部垫江盐盆三叠系海相钾盐成钾有利区圈定:地球物理和地球化学方法综合应用

四川盆地东部垫江盐盆三叠系海相钾盐成钾有利区圈定:地球物理和地球化学方法综合应用

DOI:10.19762/j.cnki.dizhixuebao.2021191
发表时间:2021

王永刚的其他基金

批准号:41776042
批准年份:2017
资助金额:74.00
项目类别:面上项目
批准号:31271140
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:50274071
批准年份:2002
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
批准号:11472142
批准年份:2014
资助金额:90.00
项目类别:面上项目
批准号:21373060
批准年份:2013
资助金额:83.00
项目类别:面上项目
批准号:81571329
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31760028
批准年份:2017
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91849104
批准年份:2018
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划
批准号:11072119
批准年份:2010
资助金额:40.00
项目类别:面上项目
批准号:31770800
批准年份:2017
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:U1261213
批准年份:2012
资助金额:240.00
项目类别:联合基金项目
批准号:30901895
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81400279
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:31240001
批准年份:2012
资助金额:15.00
项目类别:专项基金项目
批准号:40606006
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61673281
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:21203087
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21103025
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11272164
批准年份:2012
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
批准号:21076222
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:10876014
批准年份:2008
资助金额:35.00
项目类别:联合基金项目

相似国自然基金

1

二维单分子层状前过渡金属复合氧化物材料的可控制备、构筑与光催化性能

批准号:51672048
批准年份:2016
负责人:吴棱
学科分类:E0211
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

过渡金属掺杂的稀土氧化物/碳纳米复合材料的制备及电化学性能研究

批准号:21301102
批准年份:2013
负责人:李光达
学科分类:B0502
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
3

层间掺杂碱/碱土金属离子g-C3N4可见光催化去除NOx的性能增强机制

批准号:51478070
批准年份:2014
负责人:董帆
学科分类:E1005
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
4

基于弱化金属-氧键合机制设计可见光响应的氮掺杂金属氧化物光催化材料

批准号:51202255
批准年份:2012
负责人:尹利长
学科分类:E0207
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目