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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
负责人:
谢腾峰
依托单位:
学科分类:
催化化学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李硕、毕玲玲、邱庆庆、步琦璟、侯丽波、孟德栋、张凯、高旭鹏

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项目成果

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中文摘要
准确解析光生电荷Z型转移和传递的机制是构筑高效全固态Z型光催化体系的关键所在。本项目的重点是利用表面光电压技术探测全固态Z型光催化体系中光生电荷分离,转移和传递行为特性和光生电荷界面转移和传递的驱动力;结合光生电荷定向转移和传递阻力的测量,全面准确解析全固态Z型光催化体系的光生电荷Z型转移和传递的微观作用机制,完善探测光生电荷Z型转移和传递微观作用机制的技术及模型。再利用结构和界面调控的手段实现光生电荷Z型转移和传递过程的调控,构筑高效的光生电荷Z型转移和传递的界面,并设计制备高效的全固态Z型光催化体系。
英文摘要
The understanding of photo-generated charge carrier transfer mechanisms in all-solid-state Z-scheme photocatalytic systems is the key factor in the construction of a high-efficiency system. In this work, we highlight the detecting of the photo-generated charge carrier transfer processes and the driving force by using surface photovoltage techniques. At the same time, the resistance of photo-generated charge carrier transfer has been measured. With a deep understanding of photo-generated charge carrier transfer mechanisms, a more perfect technology and model of probing into photo-generated charge carrier transfer mechanisms can be made. At last, by means of the interface engineering, we can design an all-solid-state Z-scheme photocatalytic system with a high-efficiency.
全固态Z型光催化体系具有高的光生电荷分离效率和强的氧化还原能力,准确解析光生电荷Z型转移和传递的机制是构筑高效全固态Z型光催化体系的关键所在。本项目依据全固态Z型光催化体系的特征,建立了解析光生电荷Z型转移和传递过程的表面光电压谱技术(包括表面光电压谱和双光束表面光伏测量装置),利用该技术详细研究了所构筑的全固态Z型光催化体系的光生电荷Z型转移和传递的行为规律。并在此基础上发展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光生电荷Z型转移和迁移行为对光催化分解水活性的影响规律,揭示了光生电荷在全固态Z型光催化体系中分离、转移和传递的微观作用机制,从实验和理论上完善了探测光生电荷Z型转移和传递微观作用机制和构筑新型高效全固态Z型光催化分解水体系的技术及模型。利用功函和界面调控的手段实现光生电荷Z型转移和迁移过程的调控,构筑高效的光生电荷Z型转移和迁移的界面。最终制备了一系列高效的全固态Z型光催化体系包括CdS-Fe2O3、In2O3-Fe2O3、ZnFeO4-Fe2O3全固态Z型光阳极等光电化学分解水的光阳极材料和Fe2O3-C3N4,SnS-C3N4,Au/CuInS2/NCN-CNx等全固态Z型光催化分解水产氢材料,其光催化分解水产氢和产氧的效率都有显著的提升,其中In2O3-Fe2O3光阳极的光电流密度达到了6.8 mAcm-2。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
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
DOI: 10.1016/j.jcis.2021.10.100
发表时间: 2021-10
期刊: Journal of colloid and interface science
影响因子: 9.9
作者: [Yinyin Li;Rui Zhang;Cuiyan Li;Hui Li;Q. Fang;T. Xie]
通讯作者: Yinyin Li;Rui Zhang;Cuiyan Li;Hui Li;Q. Fang;T. Xie
Investigation on Al3+ and Al2O3 Coexist in BiVO4 for Efficient Methylene Blue Degradation: Insight into Surface States and Charge Separation
研究 Al3 和 Al2O3 共存于 BiVO4 中以实现亚甲基蓝的高效降解:深入了解表面态和电荷分离
DOI: 10.1021/acs.langmuir.1c01164
发表时间: 2021-06-11
期刊: LANGMUIR
影响因子: 3.9
作者: [Cao, Yuehong, Yang, Youzhi, Lin, Yanhong]
通讯作者: Lin, Yanhong
In situ synthesis of FeP-decorated Ti-Fe2O3: an effective strategy to improve the interfacial charge transfer in the photoelectrochemical water oxidation reaction
原位合成 FeP 修饰的 Ti-Fe2O3:改善光电化学水氧化反应中界面电荷转移的有效策略
DOI: 10.1039/c9cy01192g
发表时间: 2019
期刊: Catalysis Science & Technology
影响因子: 5
作者: [Bu Qijing, Li Shuo, Wu Qiannan, Lin Yanhong, Wang Dejun, Zou Xiaoxin, Xie Tengfeng]
通讯作者: Xie Tengfeng
共 28 条
    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:
    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
    • 批准号:
      51572106
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      64.0万元
    • 批准年份:
      2015
    • 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