稀土离子掺杂诱导α/β-Bi5O7I异相结光催化材料的构建及其光生电荷传输行为的研究
批准号:
51772183
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
朱刚强
依托单位:
学科分类:
E0211.其他无机非金属材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
魏秀梅、黄育红、卫芬芬、刘永宝、张亚飞、李宁、王苗苗、陈艳男、李世平
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中文摘要
利用半导体光催化技术去除污染物来解决环境污染问题是近年来的研究热点。本项目拟采用溶剂热法制备稀土离子掺杂BiOI多孔球形结构,再通过原位热分解法构筑稀土离子掺杂的α/β-Bi5O7I异相结光催化材料,通过改变稀土离子或掺杂浓度来调控异相结中两相的比例,并以此新型复合结构为光催化剂催化去除空气中NOx,结合实验与理论计算,研究异相复合体系中光生载流子的传输行为,探究光催化活性与其微观结构的构效关系,获得稀土离子掺杂α/β-Bi5O7I纳米异相复合结构的光催化增强机制;构建具有上转换效应的(Er3+/Yb3+和Tm3+/Yb3+)稀土离子双掺杂α/β-Bi5O7I纳米异相结复合结构,进一步提高太阳能光谱中可见和红外光的利用率,揭示其上转换增强光催化反应机理,以期获得高效率宽谱响应的α/β-Bi5O7I异相复合光催化材料,为异相结光催化材料的研发和应用提供实验和理论支持。
英文摘要
Elimination of pollutants using semiconductor photocatalytic technology to solve the environment pollution is a hot research topic in recent years. In this project, the rare earth ions doped α/β-Bi5O7I phase-heterojunction photocatalytsts will be constructed by in situ thermal decomposition of porous sphere-like rare earth ion doped BiOI prepared by a solvothermal process. The ratio of α/β phases in the α/β-Bi5O7I phase-heterojunction will be adjusted by controlling the doping concentration or species of doped rare earth ions. This new kind of α/β-Bi5O7I phase-heterojunctions will be used as photocatalysts for NOx elimination in air. Based on experimental and theoretical investigations, the behavior of photogenerated charge transport in the heterojunction will be researched. Furthermore, the relationship between the photocatalytic activity and its microstructure will be studied. Finally, the photocatalytic enhanced mechanism of α/β-Bi5O7I phase-heterojunctions will be obtained. Moreover, the upconversion Er3+/Yb3+ and Tm3+/Yb3+ codoped α/β-Bi5O7I phase-heterojunction composite structures will also be prepared, which will improve the utilization of visible and infrared light in solar light. The mechanism of upconversion enhanced photocatalytic activity will be revealed. The achievements of the project will provide experimental and theoretical basis for development and application of new phase-heterojunction photocatalyst materials with broad-spectrum response and high photocatalytic efficiency.
利用半导体光催化技术去除污染物来解决环境污染问题是近年来的研究热点。本项目通过将大离子半径稀土离子Re3+( La,Ce,Pr, Nd)掺杂到α-Bi5O7I中,获得大量的氧缺陷,在保持相结构不变的基础上改变α-Bi5O7I的能带结构,从而提升其对可加光的利用率来增强光催化剂的催化活性;而将小离子半径稀土离子Re3+( Er, Tm, Yb, Lu) 掺入α-Bi5O7I后,会发生相转变而形成Re3+/α/β-Bi5O7I异相结复合结构,即较小的半径的Re3+使得Bi5O7I的晶胞发生了畸变,使得晶体结构由正交相(α-)向单斜相(β-)进行转变,从而形成了Re3+/α/β-Bi5O7I异相结复合结构,从而有利于光生载流子在异相结复合结构中分离,大幅度提升稀土离子掺杂 α/β-Bi5O7I 复合光催化剂的光催化性能,获得稀土离子掺杂 α/β-Bi5O7I 纳米异相复合结构对其光催化性能的影响规律,揭示了稀土离子掺杂异相结复合结构协同增强作用机理;构建具有上转换效应的(Er3+/Yb3+和Tm3+/Yb3+)稀土离子双掺杂α/β-Bi5O7I纳米异相结复合结构,进一步提高太阳能光谱中可见和红外光的利用率,揭示其上转换增强光催化反应机理,获得了高效率宽谱响应的α/β-Bi5O7I异相复合光催化材料,通过第一性原理模拟计算,分析了光生载流子在异相结复合结构中的传输行为,为异相结光催化材料的研发和应用提供实验和理论支持。
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
La-Doped ZnWO4 nanorods with enhanced photocatalytic activity for NO removal: effects of La doping and oxygen vacancies
具有增强光催化活性的 La 掺杂 ZnWO4 纳米棒去除 NO:La 掺杂和氧空位的影响
DOI:10.1039/c9qi01152h
发表时间:2020-01
期刊:Inorganic Chemistry Frontiers
影响因子:7
作者:Nie Junli;Qadeer-Ul Hassan;Jia Yuefa;Gao Jianzhi;Peng Jianhong;Lu Jiangbo;Zhang Fuchun;Zhu Gangqiang;Wang Qizhao
通讯作者:Wang Qizhao
Novel Au/La-Bi5O7I Microspheres with Efficient Visible-Light Photocatalytic Activity for NO Removal: Synergistic Effect of Au Nanoparticles, La Doping, and Oxygen Vacancy
具有高效可见光光催化活性的新型 Au/La-Bi5O7I 微球去除 NO:Au 纳米颗粒、La 掺杂和氧空位的协同效应
DOI:10.1021/acsami.9b14300
发表时间:2019
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhang Jingyu;Zhu Gangqiang;Li Shiping;Rao Fei;Qadeer-Ul Hassan;Gao Jianzhi;Huang Yu;Hojamberdiev Mirabbos
通讯作者:Hojamberdiev Mirabbos
Enhancing visible-light-induced photocatalytic activity of BiOI microspheres for NO removal by synchronous coupling with Bi metal and graphene
通过与Bi金属和石墨烯同步耦合增强BiOI微球去除NO的可见光诱导光催化活性
DOI:10.1016/j.apsusc.2018.10.246
发表时间:2019-02
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Zhu Gangqiang;Hojamberdiev Mirabbos;Zhang Shaolin;Din Syed Taj Ud;Yang Woochul
通讯作者:Yang Woochul
Maximizing the Formation of Reactive Oxygen Species for Deep Oxidation of NO via Manipulating the Oxygen-Vacancy Defect Position on (BiO)2CO3
通过操纵 (BiO)2CO3 上的氧空位缺陷位置最大限度地形成用于 NO 深度氧化的活性氧
DOI:10.1021/acscatal.1c01251
发表时间:2021-06-11
期刊:ACS CATALYSIS
影响因子:12.9
作者:Rao, Fei;Zhu, Gangqiang;Hojamberdiev, Mirabbos
通讯作者:Hojamberdiev, Mirabbos
Bi0 nanoparticle loaded on Bi3+-doped ZnWO4 nanorods with oxygen vacancies for enhanced photocatalytic NO removal
Bi-0 纳米粒子负载在具有氧空位的 Bi3 掺杂 ZnWO4 纳米棒上,用于增强光催化 NO 去除
DOI:10.1016/j.jallcom.2019.152837
发表时间:2020-03-25
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Li, Shiping;Chang, Libin;Hojamberdiev, Mirabbos
通讯作者:Hojamberdiev, Mirabbos
暴露特殊封端原子锰酸铋负载亚纳米金属团簇选择性传感机制研究
- 批准号:52372153
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52.00万元
- 批准年份:2023
- 负责人:朱刚强
- 依托单位:
金属单原子负载钙钛矿YbMnO3铁电体纳米结构低温CO氧化机制研究
- 批准号:52072230
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2020
- 负责人:朱刚强
- 依托单位:
CdS/CdSe量子点共敏化TiO2纳米线阵列基薄膜太阳能电池及性能研究
- 批准号:51102160
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:26.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:朱刚强
- 依托单位:
国内基金
海外基金















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