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高效“光电材料/助催化剂”光催化分解水产氢材料的构筑及其光生电荷界面传递特性研究
结题报告
批准号:
51572106
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
谢腾峰
依托单位:
学科分类:
E0205.无机非金属基复合材料
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘炳坤、张立静、崔佳宝、徐丹丹、李硕、孙艳君、郑锐、付泽文、毕玲玲
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中文摘要
加快光生电荷从光催化材料到水分子(或其他反应物分子)的转移速率是提高光催化分解水制氢等太阳能-氢能(或化学能和电能)转化效率的关键步骤。本项目在以理论计算吸附氢(或氧)原子自由能和实验测量电化学分解水的电流密度相结合进行筛选助催化剂的基础上,重点通过界面调控和优化,设计光生电荷快速传递的“光电材料/助催化剂”光催化分解水产氢材料,利用表面光伏技术研究光生电荷在界面传递的行为规律,解析光生电荷界面传递行为对光催化分解水产氢活性的影响规律,揭示光生电荷在“光电材料/助催化剂/水分子”多界面体系中分离、传递和转移的微观作用机制,从实验和理论上完善构筑新型高效“光电材料/助催化剂”光催化分解水产氢材料的模型。本项目所构建的实验方法和理论模型同样适用于光催化降解、光催化合成和太阳能光电转换等领域材料的设计。
英文摘要
Photo-generated charge transport from photocatalyst to water molecules plays a central role in the improvement of the efficiency of photocatalytic water splitting. On the basis of the free energy theoretical calculation of the hydrogen (or oxygen) adsorption and the electrochemical current density measurement of the electrochemical water splitting, we highlight the interface energineering in the design of “photocatalyst-cocatalyst” with fast photo-generated-charge transfer speed. At the same time, surface photovoltaic technology is used to study the interfacial photo-generated charge transfer processes which may influence the efficiency of photocatalytic water splitting directly. Based on the revelation of the separation and transfer process between the “photocatalyst-cocatalyst-water” multiple interface of photogenerated charge carriers in experiment and theory, a more perfect model of the construction of high-efficiency “photocatalyst-cocatalyst” composite material can be made. The experiment method and the theoretical model used in this program can also be appropriate for other field such as photocatalytic degradation、photocatalytic synthesis and photovoltaic solar cells.
加快光生电荷从光催化材料到水分子(或其他反应物分子)的转移速率是提高光催化分解水制氢等太阳能-氢能(或化学能和电能)转化效率的关键步骤。本项目在以理加快光生电荷从光催化材料到水分子(或其他反应物分子)的转移速率是提高光催化分解水制氢等太阳能-氢能(或化学能和电能)转化效率的关键步骤。本项目在以理论计算吸附氢(或氧)原子自由能和实验测量电化学分解水的电流密度相结合进行筛选助催化剂的基础上,重点通过界面调控和优化,设计光生电荷快速传递的“光电材料/助催化剂”光催化分解水材料,并利用表面光伏技术研究了所构筑界面型光催化材料的光生电荷在界面定向转移和传递的行为规律。并在表面光伏的基础上建立和完善了光声光谱和瞬态光电流技术,结合光电化学技术解析了界面型光催化材料光生电荷界面定向传递行为对光催化分解水活性的影响规律,揭示了光生电荷在“光电材料/助催化剂/水分子”多界面体系中分离、传递和转移的微观作用机制,从实验和理论上完善了构筑新型高效“光电材料/助催化剂”光催化分解水材料的模型。确定了界面型光催化材料光生电荷转移的特征是定向迁移,界面电场是光生电荷定向迁移的主要驱动力;提出了构筑高效界面型光催化材料的关键是提高光生电荷在界面定向迁移的驱动力和减小光生电荷定向迁移的阻力。建立了构筑高效界面型光催化材料的方法:一是通过功函调控的方法增大光生电荷在界面定向迁移的驱动力,以及减小逆向电场;二是构筑合适的过渡层减少光生电荷界面定向迁移的阻力。本项目研究所构建的实验方法和理论模型可以扩展到太阳能光电转换电池电极和光催化合成材料体系等领域。
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
DOI:10.1039/c7qi00211d
发表时间:2017-08
期刊:Inorganic Chemistry Frontiers
影响因子:7
作者:Xu D;an;Bu Qijing;Wang Dejun;Xie Tengfeng
通讯作者:Xie Tengfeng
In situ fabrication of Cu2-xSe networks nanostructure counter electrode based on Ti substrate via sacrifice template method for quantum dot sensitized solar cells
牺牲模板法原位制备基于Ti基底的Cu2-xSe网络纳米结构对电极用于量子点敏化太阳能电池
DOI:10.1016/j.solener.2019.08.076
发表时间:2019
期刊:Solar Energy
影响因子:6.7
作者:Chen Yifan;nWag Dejun;Lin Yanhong;Zou Xiaoxin;Xie Tengfeng
通讯作者:Xie Tengfeng
Study on dynamic properties of the photoexcited charge carriers at anatase TiO2 nanowires/fluorine doped tin oxide interface
锐钛矿型TiO2纳米线/氟掺杂氧化锡界面光生载流子动态特性研究
DOI:10.1016/j.jcis.2017.04.075
发表时间:2017
期刊:Journal of Colloid and Interface Science
影响因子:9.9
作者:Qiu Qingqing;Xu Lingling;Wang Dejun;Lin Yanhong;Xie Tengfeng
通讯作者:Xie Tengfeng
Photogenerated charges transfer across the interface between NiO and TiO2 nanotube arrays for photocatalytic degradation: A surface photovoltage study
光生电荷在 NiO 和 TiO2 纳米管阵列之间的界面上转移以实现光催化降解:表面光电压研究
DOI:10.1016/j.jcis.2015.11.019
发表时间:2016-02-15
期刊:JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE
影响因子:9.9
作者:Hou, Libo;Li, Shuo;Xie, Tengfeng
通讯作者:Xie, Tengfeng
Photoelectrical properties of CdS/CdSe core/shell QDs modified anatase TiO2 nanowires and their application for solar cells
CdS/CdSe核/壳量子点修饰锐钛矿TiO2纳米线的光电性能及其在太阳能电池中的应用
DOI:10.1039/c7cp02358h
发表时间:2017
期刊:Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:3.3
作者:Qiu Qingqing;Wang Ping;Xu Lingling;Wang Dejun;Lin Yanhong;Xie Tengfeng
通讯作者:Xie Tengfeng
利用瞬态表面光电压/光电流技术原位探测真实光催化反应环境中的光生电荷动力学性质
  • 批准号:
    22172057
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    谢腾峰
  • 依托单位:
全固态Z型光催化体系中光生电荷Z型转移和传递机制的解析与调控
  • 批准号:
    21773086
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    谢腾峰
  • 依托单位:
高效异质结光催化剂的构筑及其光生电荷行为研究
  • 批准号:
    51172090
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    谢腾峰
  • 依托单位:
利用KFM技术研究光电功能体系的光生电荷行为
  • 批准号:
    20703020
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    谢腾峰
  • 依托单位:
国内基金
海外基金