Nanoporous Hybrid Photo-catalysts for Sustainable Chemical Processes

用于可持续化学过程的纳米多孔混合光催化剂

基本信息

  • 批准号:
    1362616
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 52.39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-08-01 至 2017-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This project, performed by the research group of Professor Cynthia Friend at Harvard University and funded through the Chemical Catalysis program in the Division of Chemistry at NSF, aims at understanding how to design new types of materials that have the potential to improve energy efficiency and to reduce the amounts of noxious pollutants in the air. The overall goal of this work is to explore the potential for harnessing sunlight to drive chemical reactions important in reducing energy use and improving the environment. The project is focused on understanding how to capture the energy in visible light using small structures (nanostructures) of metals and to use that energy for chemical reactions. Training of members of the next-generation scientific workforce will also be achieved through this interdisciplinary research.The research will uniquely focus on versatile nanoporous materials because of the potential for fuller utilization of solar energy through plasmonic excitations that span the solar spectrum and because they are structurally robust. Model systems, consisting of Ag (Au) nanoparticles supported on titanium oxide(110), will also be investigated using a combination of theory, molecular-scale imaging, and reactivity studies. The investigation of these model systems will elucidate how important system properties (for example, the alignment of the electronic states of the acceptor reactant molecules or the semiconductor overlayer with the SPR excitations, the spatial extent of the SPR excitation, the size and thickness of the semiconductor layer) affect the photo-induced processes. Understanding of the reactivity of chemicals that are either volatile organic chemicals (VOCs) or key reactants in chemical synthesis will be the focus of the work.
该项目由哈佛大学辛西娅·弗莱德教授的研究小组实施,由美国国家科学基金会化学部化学催化项目资助,旨在了解如何设计有可能提高能源效率和减少空气中有害污染物数量的新型材料。这项工作的总体目标是探索利用阳光驱动化学反应的潜力,这对减少能源消耗和改善环境具有重要意义。该项目的重点是了解如何利用金属的小结构(纳米结构)捕捉可见光中的能量,并将这些能量用于化学反应。通过这项跨学科研究,还将实现对下一代科学劳动力的培训。研究将独特地集中在多功能纳米多孔材料上,因为通过跨越太阳光谱的等离子体激发更充分地利用太阳能的潜力,以及因为它们的结构坚固。我们还将结合理论、分子成像和反应性研究来研究由载于二氧化钛(110)上的银(金)纳米颗粒组成的模型体系。对这些模型系统的研究将阐明系统的重要性质(例如,受主反应物分子或半导体覆盖层的电子态与SPR激发的对准程度、SPR激发的空间范围、半导体层的大小和厚度)如何影响光诱导过程。了解挥发性有机化合物(VOCs)或化学合成中的关键反应物的反应性将是这项工作的重点。

项目成果

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