项目名称: 碳修饰的铋系纳米复合光催化剂的设计、制备与应用研究

项目编号: No.21476065

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 有机化学

项目作者: 尹双凤

作者单位: 湖南大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 光催化技术最有望成为解决能源、环境等难题的技术手段之一,其核心是光催化剂。针对目前所披露的光催化剂对可见光吸收较弱、光生载流子容易复合等不足,结合纳米铋系光催化剂具有强的可见光吸收能力以及石墨化碳材料具有良好的电子接受和运输能力等优点,本项目以研制在可见光下能够实现光解水制氢、二氧化碳光还原制备有机物的高效光催化剂为研究目标。主要研究内容为:1)拟构建复合型纳米铋系材料,然后通过石墨化碳材料进行修饰,从而制备高效的光催化剂;2)系统分析催化剂的组成、结构和性质,重点检测其光生载流子的分离、传输和复合情况;3)考察所制材料对光解水、二氧化碳光还原的催化性能,解析催化剂的结构、性质与性能之间的关系,并探究其在所选反应中的催化机理。本项目的成功实施,不仅可望获得高效光催化剂,揭示其催化机制,为开发新型光催化剂提供重要参考;还有望推动光解水制氢和二氧化碳利用,为缓解能源和环境危机做出重要贡献。

中文关键词: 纳米光催化剂;碳修饰;光解水;二氧化碳;铋

英文摘要: Photocatalytic technique has been regarded as one of most important ways for solving problems related to environment and energy sources. Photocatalysts are the key of the photocatalytic techniques, while most of the reported photocatalysts have shortcomings, such as low absorption efficiency of visible-light, serious combination of photogenerated charge carriers, low photocatalytic activity, etc. This project aims to develop high-efficiency photocatalysts for overall water photosplitting and CO2 photoreduction by combing the advantages of bismuth-containing nano photocatalysts and graphitized carbon materials. The present research will be divided into three aspects: 1) Design and preparation of bismuth-containing nanocomposite photocatalytic materials, followed by modification of graphitized carbon. 2) Characterization of as-prepared bismuth-containing composite materials by various analysis techniques, especially the separation, transfer and recombination of photo-excited electrons and holes. 3) Examination of the photocatalytic performace of the as-synthesized materials in water photosplitting and CO2 photoreduction, and clarification of their catalytically active sites and photocatalytic mechanism. This project will yield several high-efficiency visible-light- driven photocatalysts, which will benefit the development of water photosplitting and CO2 photoreduction techniques. In addition, the present results will disclose the relationship between the catalytic performance and the structure of the catalysts and clarify the plausible reaction mechanism in the photocatalytic overall water splitting and CO2 reduction process, which will provide important information for the design of other novel photocatalysts.

英文关键词: Nanophotocatalyst;Carbon modification;Water photosplitting;Carbon dioxide;Bismuth

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