杯芳烃/TiO2/纳米Au复合光催化材料的构筑及其对环境污染物的选择性光催化降解

基本信息
批准号:21703015
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:李慧
学科分类:
依托单位:长春工业大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘梅,巴晓微,孟子程,王蕾,刘凤祥,张玲玲
关键词:
金纳米粒子等离子体光催化超分子识别选择性光催化半导体
结项摘要

In this study, supramolecular recognition and plasmonic hot-spot photocatalysis will be combined to improved the selectivity and activity of photocatalysis under wide-range visible-light irradiation through surface modification and fabrication of nanomaterials. Firstly, the anisotropic gold nanostars (AuNSTs) will utilized to support or decorate TiO2 to form metal-semiconductor core-shell nanocomposites. The synthesis conditions, such as how to embed AuNSTs, and crystal structures, mesoporous architectures, shell thickness of TiO2 and etc., will be optimized to obtain high catalytic performance products under visible-light irradiation. The function rules behind reasonable construction way of the plasmonic hot-spot photocatalysis material will be summarized. Then calixarenes as host macrocyclic compound that having the ability to be easily derivatized can be functionalized on the surface of TiO2/AuNSTs to obtain calixarenes /TiO2/ AuNSTs-based composite photocatalytic materials. Particular attention will be focused on investigating their synergistic effect in the process of photocatalytic and the important role molecular recognition of the macrocyclic hosts play on selective photocatalysis. Finally, under visible-light irradiation, especially sunlight, selective, efficient photocatalytic degradation of pollutant will be achieved based on metal-semiconductor core-shell nanocomposites. The outcome of this project will exhibit high scientific values for fundamental research and promote the development of advanced photocatalytic materials.

本项目拟将超分子主客体识别与等离子体热点光催化相结合,从表面功能化修饰,材料构筑的角度来解决优化光催化的选择性和可见光响应的问题。选用各向异性的Au纳米星(AuNSTs)与TiO2复合构筑金属-半导体异质核壳结构,构筑过程中考察AuNSTs 的嵌入方式,TiO2晶型、介孔性及厚度对催化效率的影响,系统总结等离子体热点光催化体系中最优构筑方式的原理性规律。随后,选用易于衍生化的杯芳烃作为超分子主体分子,将其功能化于TiO2/AuNSTs的表面制得杯芳烃/TiO2/AuNSTs复合材料,研究光催化过程中三者的协同作用和光催化机理,以及在解决光催化选择性问题上,大环分子的特异性主客体识别所起的重要作用。最终实现该复合材料对不易被吸附的污染物低浓度下、可见光特别是太阳光下、高效、特异性吸附光降解。此研究对功能材料的基础研究具有重要价值,也促进传统的半导体光催化材料向着更高级的方向发展。

项目摘要

本项目将超分子主客体识别与等离子体热点光催化相结合,从表面功能化修饰,材料构筑的角度来解决优化光催化的选择性和可见光响应的问题。选用各向异性的Au纳米粒子(金纳米星AuNSTs、金纳米棒AuNRs)与TiO2复合构筑金属-半导体异质核壳结构,构筑过程中考察Au纳米粒子的嵌入方式,TiO2晶型、介孔性及厚度对催化效率的影响,系统总结等离子体热点光催化体系中最优构筑方式的原理性规律。选用易于衍生化的杯芳烃、环糊精和葫芦脲作为超分子主体分子,将其功能化于TiO2/纳米Au的表面制得超分子大环/TiO2/Au复合材料,研究光催化过程中三者的协同作用和光催化机理,以及在解决光催化选择性问题上,大环分子的特异性主客体识别所起的重要作用。最终实现该复合材料对双酚A可见光特别是太阳光下、高效、特异性吸附光降解以及药物的转载于释放。此研究对功能材料的基础研究具有重要价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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