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石墨烯/超薄纳米晶三维界面构建及光解水应用
结题报告
批准号:
51402118
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
常海欣
依托单位:
学科分类:
E0203.碳素材料与超硬材料
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵莎莎、潘长旺、阮菊玲、刘璇、甘辉平
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中文摘要
构建环境友好、廉价、稳定的光电化学催化体系一直是光电化学分解水的研究难点与热点。石墨烯是优异的电子受体,能够促进半导体材料中电子空穴分离,而且具有优异的化学稳定性,因此可作为半导体材料的共催化剂。目前大部分光化学与光电化学石墨烯/半导体的复合结构都基于直接在单片石墨烯二维表面上生长半导体纳米材料。但这种纳米复合材料在形成光电极时面临着光生电子空穴分离效率、稳定性与光生电子传递效率低等缺陷。为解决以上问题,本研究将构建一种三维多孔石墨烯/超薄纳米晶三维界面,在增加光吸收的同时提高光生电子传递效率,并用于增强可见光光电化学分解水的效率。通过构建新型三维多孔石墨烯构/可见光敏感的超薄氧化物纳米晶(三氧化二铁与氧化亚铜)三维界面,在增强光吸收的同时提高光生电子空穴分离、光生电子传递效率、与光电极稳定性,进而制备高效的可见光催化光电极用于光电化学分解水,并探究界面结构与光电化学分解水性能的关联规律。
英文摘要
To construct friendly, low-cost and stable photoelectrochemical catalysis system has been very challenging and intensively studied in photoelectrochemical water splitting. Graphene is excellent electron acceptor with high chemical stability and facilitate the electron-hole separation which can be applied the potential co-catalysts for semiconductors. To date, most photochemical and photoelectrochemical systems based on graphene use direct growth of nanocrystals on surfaces of two-dimensional graphene sheets. However, these kinds of nanocomposites face the problems of having low electron-hole separation, stability and photogenerated electron transport. To overcome these problems, here we will construct three-dimensional interfaces between three-dimensional porous graphene and ultrathin nanocrystals to enhance the light absorption and the efficiency of visible light-driven photoelectrochemical water splitting. Through the construction of three-dimensional interfaces between three-dimensional porous graphene and ultrathin oxide nanocrystals such as ultrathin Fe2O3 and Cu2O nanocrystals, we can obtain high-efficiency visible light photoelectrodes for photoelectrochemical water splitting with enhanced light absorption, electron-hole separation, photoelectron transport and stability. We will also study the deep connections between the structures of interfaces and the performance of photoelectrochemical water splitting.
随着社会对绿色能源的需求增加,催化分解水逐渐变成一个重要的新能源热点研究领域,其中催化剂是影响分解水性能的关键因素。本项目首先研究了三维石墨烯的制备,研究了不同生长条件包括模板、生长时间,甲烷流量、退火温度等对三维石墨烯结构的影响,为三维导电骨架为基础的分解水催化剂研究奠定了基础。我们进一步制备了三维石墨烯骨架与过渡金属氧化物纳米晶复合结构催化剂,并研究了其分解水催化性能。与纯的过渡金属氧化物纳米晶相比,三维石墨烯导电骨架极大的提高了催化剂分解水的催化性能。本研究提供了一种通用的调控三维石墨烯结构的方法,同时也发展了简易的构建三维石墨烯-过渡金属氧化物界面的方法,成功制备了多种三维石墨烯过渡金属氧化物纳米晶复合结构。相关的催化与光电催化分解水测试表明,与纯的氧化物纳米晶相比,三维复合结构能够极大地提升催化分解水的催化性能。因此,本研究对未来开发便宜的分解水催化材料及其广泛应用提供了重要的基础与支撑。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Hierarchical nitrogen-doped porous graphene/reduced fluorographene/sulfur hybrids for high-performance lithium-sulfur batteries
用于高性能锂硫电池的分层氮掺杂多孔石墨烯/还原氟石墨烯/硫杂化物
DOI:10.1039/c6cp07650e
发表时间:2017-01-21
期刊:PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS
影响因子:3.3
作者:Liu, Zhixuan;Li, Jie;Chang, Haixin
通讯作者:Chang, Haixin
DOI:10.1039/c5sc01941a
发表时间:2015-12-01
期刊:Chemical science
影响因子:8.4
作者:Yu J;Li J;Zhang W;Chang H
通讯作者:Chang H
Facile Preparation of Single MoS2 Atomic Crystals with Highly Tunable Photoluminescence by Morphology and Atomic Structure
通过形态和原子结构轻松制备具有高度可调谐光致发光的单 MoS2 原子晶体
DOI:10.1021/acs.cgd.6b01330
发表时间:2016-12-01
期刊:CRYSTAL GROWTH & DESIGN
影响因子:3.8
作者:Li, Jie;Hu, Chenli;Chang, Haixin
通讯作者:Chang, Haixin
Enhanced Electrocatalytic Hydrogen Evolution from Large-Scale,Facile-Prepared, Highly Crystalline WTe2 Nanoribbons with WeylSemimetallic Phase
具有 Weyl 半金属相的大规模、易于制备、高度结晶的 WTe2 纳米带增强电催化析氢
DOI:10.1021/acsami.7b13387
发表时间:2018
期刊:Acs Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Jie Li;Meiling Hong;Leijie Sun;Wenfeng Zhang;Haibo Shu;Haixin Chang
通讯作者:Haixin Chang
Large area, phase-controlled growth of few-layer, two-dimensional MoTe2 and lateral 1T′-2H heterostructures by chemical vapor deposition
通过化学气相沉积法大面积相控生长少层二维 MoTe2 和横向 1T−2H 异质结构
DOI:10.1039/c6ce02506d
发表时间:2017-02-21
期刊:CRYSTENGCOMM
影响因子:3.1
作者:Cheng, Shuai;Yang, Li;Chang, Haixin
通讯作者:Chang, Haixin
二维Weyl半金属/半导体范德华异质结远红外光电调控与机理研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    常海欣
  • 依托单位:
国内基金
海外基金