共掺杂锐钛矿相TiO2光催化材料的微观结构和机理研究
结题报告
批准号:
51062017
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
26.0 万元
负责人:
柳清菊
依托单位:
学科分类:
E02.无机非金属材料
结题年份:
2013
批准年份:
2010
项目状态:
已结题
项目参与者:
张瑾、朱忠其、龚昌杰、林毓涛、张莹
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中文摘要
本项目采用平面波超软赝势方法,系统研究N与不同金属离子共掺杂引起锐钛矿相TiO2微观结构(包括晶体结构、电子结构)、能带结构和光学性质变化的微观机制,以及共掺杂元素的原子能级与TiO2能级间相互作用的规律,并建立相应的理论模型,揭示光激发、光生载流子输运、量子转换效率与微观结构及掺杂元素之间的相互关系,分析掺杂影响光催化活性的机理,以期达到拓宽TiO2光谱吸收范围和提高光催化活性的目的;在此基础上优选出2~3 种共掺杂TiO2的组成,研究其制备工艺,并分析样品的性能及在其表面发生的光催化反应的微观机理。.本项目所采用的研究方法可有效克服目前光催化领域研究中普遍存在的盲目性和重复性问题,其预期成果不仅可揭示N与金属离子共掺杂提高TiO2光催化性能的本质,为其改性及机理研究提供理论依据,并对其制备及应用研究提供指导,而且对N与金属离子共掺杂半导体氧化物相关理论及应用研究也具有重要的参考和借鉴。
英文摘要
本项目从理论上系统研究了N分别与过渡族金属离子(V、Fe、Mn、Co)、稀土金属离子(La、Ce、Pr、Yb)、贵金属离子(Ag、Au、Pt)共掺杂锐钛矿相TiO2的微观结构、光催化活性、光谱吸收特性影响的作用机理及变化规律,阐明了光激发、光生载流子输运与晶体结构、能带结构及掺杂元素之间的相互关系,确定出N与不同离子共掺杂可见光响应型TiO2光催化剂的设计原则,依据此原则及理论研究结果筛选出V、Fe、Ce、Pr、Yb、Ag等金属离子分别与N共掺杂,在实验上研究并优化了上述共掺杂样品的合成工艺条件,所制备的样品具有优异或良好的可见光吸收性能,所选择的共掺杂离子及采用的制备工艺技术能有效促进TiO2光生电子和空穴的分离,使所制备样品的光催化效率与德国Degussa公司生产的P25光催化剂相比得到大幅提高。已发表论文23篇,其中SCI收录5篇,EI收录10篇;培养人才9名。本项目研究成果将为N与不同金属离子共掺杂改性TiO2的机理及实验研究提供科学依据,可有效克服目前该领域研究中普遍存在的盲目性和重复性问题。
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:--
发表时间:2013
期刊:功能材料
影响因子:--
作者:张 瑾;朱忠其;高 攀;柳清菊
通讯作者:柳清菊
DOI:--
发表时间:--
期刊:功能材料
影响因子:--
作者:段萍;罗玉萍;朱忠其;张瑾;柳清菊
通讯作者:柳清菊
DOI:10.1016/j.materresbull.2013.06.057
发表时间:2013-11
期刊:Materials Research Bulletin
影响因子:5.4
作者:Ying Zhang;Jin Zhang;Zhongqi Zhu;Ningning Yan;Qingju Liu
通讯作者:Qingju Liu
DOI:--
发表时间:2012
期刊:功能材料
影响因子:--
作者:燕宁宁;张莹;龚昌杰;朱忠其;柳清菊
通讯作者:柳清菊
DOI:--
发表时间:2011
期刊:物理学报
影响因子:--
作者:张学军;柳清菊;邓曙光;陈娟;高攀
通讯作者:高攀
面向高效分解水制氢的TiO2-非贵金属单原子光催化剂的原位构筑及协同作用机制
  • 批准号:
    22378346
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    柳清菊
  • 依托单位:
石墨烯量子点改性分子印迹Ag-LaFeO3甲醛气敏材料及性能研究
  • 批准号:
    51562038
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    42.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    柳清菊
  • 依托单位:
S与不同离子共掺杂锐钛矿相TiO2的理论及性能研究
  • 批准号:
    51262030
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    柳清菊
  • 依托单位:
掺杂锐钛矿相TiO2光催化材料的第一性原理研究
  • 批准号:
    50862009
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2008
  • 负责人:
    柳清菊
  • 依托单位:
低温制备TiO2光催化超亲水性薄膜的研究
  • 批准号:
    50162002
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    20.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    柳清菊
  • 依托单位:
国内基金
海外基金