氮化物、氧氮化物光阳极性能改善及其稳定性提高

批准号:
51572121
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
闫世成
依托单位:
学科分类:
E0207.无机非金属半导体与信息功能材料
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
徐哲、付高、周鹏、温鑫、单浩、赵美明、施展
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中文摘要
光催化分解水制氢或还原CO2为碳基燃料是一步实现太阳能转换与存储的理想方案,在解决能源与环境问题方面具有潜在的应用。水氧化是这两种能源光催化反应途径中最重要的半反应。本项目以理论太阳能转换效率达16%(按水分解产氢反应计算)、具有无偏压分解水能力的Ta3N5、LaTiO2N和LaTaON2三种材料构建高效稳定的光阳极,实现高效水氧化反应。主要研究:(1)高质量氮化物、氧氮化物光吸收薄膜制备方法;(2)高导电率、透明、稳定的Ti基保护层的制备方法及其对氧氮化物、氮化物光吸收层稳定性的改善机制;(3)廉价的Co、Fe、Ni基低结晶度体相电催化材料的制备方法及其对氧氮化物、氮化物光催化材料催化性能的改善机制。旨在为氧氮化物、氮化物光催化材料在高效分解水和还原CO2方面应用提供实验基础和科学指导。
英文摘要
An ideal strategy to conversion and storage of solar energy is photocatalytic water splitting into hydrogen or reducing CO2 into carbon-containing fuels, which exhibits the potential applications in solving energy and environment problems. Water oxidation reaction is the most important half-reaction process for water splitting and CO2 reduction. To achieve the efficient water oxidation reaction, this project was proposed to construct the efficient Ta3N5, LaTiO2N and LaTaON2 photoanodes, which can achieve the theoretical solar-to-hydrogen efficiency of 16% and have the ability in water splitting without applied bias. Here, we will focus on the following research contents: (1)Exploring the preparation methods of high-quality films of nitrides and oxynitrides ; (2) Finding the fabrication routes of Ti-based protective layer and its function in stability improvement of nitrides and oxynitrides photoabsorbing layer; and (3) Developing the low-cost Co, Fe or Ni based bulk electrocatalytic materials with low crystallinity for improving the photocatalytic performance of nitrides and oxynitrides. It is expected that the research results can be the experimental basis and scientific guide for the applications of nitrides and oxynitrides photocatalysts in water splitting and CO2 reduction.
项目重点发展了熔盐法制备氮化物、氧氮化物薄膜电极,揭示了载流子传输各向异性、表面态对光催化反应电荷分离、传输、分子活化等影响机制,提出了一种基于光腐蚀的直接分解气体分子的新方法,在密闭空间CO2移除供氧具有重要的应用前景。本项目在执行期间共计发表SCI论文40篇,其中影响因子大于10的论文17篇。在氧氮化物制备方面发表论文7篇,在界面调控和电荷传输机制方面发表论文33篇。申请发明专利4项。获得江苏省科学技术一等奖一项(项目负责人排名第三)。
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
Interface Manipulation to Improve Plasmon-Coupled Photoelectrochemical Water Splitting on alpha-Fe2O3 Photoanodes
界面操纵改善 α-Fe2O3 光阳极上的等离激元耦合光电化学水分解
DOI:10.1002/cssc.201701679
发表时间:2018
期刊:Chemsuschem
影响因子:8.4
作者:Xu Zhe;Fan Zhongwen;Shi Zhan;Li Mengyu;Feng Jianyong;Pei Lang;Zhou Chenguang;Zhou Junkang;Yang Lingxia;Li Wenchao;Xu Guangzhou;Yan Shicheng;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
Highly selective electrochemical CO2 reduction to CO using a redox-active couple on low-crystallinity mesoporous ZnGa2O4 catalyst
在低结晶度介孔 ZnGa2O4 催化剂上使用氧化还原活性对高选择性电化学 CO2 还原为 CO
DOI:10.1039/c9ta00562e
发表时间:2019
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Zhao Meiming;Gu Yaliu;Chen Ping;Xin Zhenyu;Zhu Heng;Wang Bing;Zhu Kai;Yan Shicheng;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
Back Electron Transfer at TiO(2)Nanotube Photoanodes in the Presence of a H2O2 Hole Scavenger
H2O2 空穴清除剂存在下 TiO(2) 纳米管光电阳极的反向电子转移
DOI:10.1021/acsami.7b09827
发表时间:2017
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces
影响因子:9.5
作者:Zhu Heng;Yan Shicheng;Li Zhaosheng;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
Oriented attachment growth of hundred-nanometer-size LaTaON2 single crystals in molten salts for enhanced photoelectrochemical water splitting
熔盐中百纳米级LaTaON2单晶的定向附着生长增强光电化学水分解
DOI:10.1039/c8ta02233j
发表时间:2018-05
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Zhou Junkang;Zhou Chenguang;Shi Zhan;Xu Zhe;Yan Shicheng;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
Mg-doped Ta3N5 nanorods coated with a conformal CoOOH layer for water oxidation: bulk and surface dual modification of photoanodes
涂覆有共形 CoOOH 层的掺镁 Ta3N5 纳米棒用于水氧化:光电阳极的本体和表面双重改性
DOI:10.1039/c7ta06227c
发表时间:2017-10
期刊:Journal of Materials Chemistry A
影响因子:11.9
作者:Pei Lang;Xu Zhe;Shi Zhan;Zhu Heng;Yan Shicheng;Zou Zhigang
通讯作者:Zou Zhigang
受阻路易斯酸碱对构建及其电催化CO2还原机理
- 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:闫世成
- 依托单位:
光催化分解气态氧化物分子研究
- 批准号:51872135
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:62.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:闫世成
- 依托单位:
基于介孔GaN:ZnO固溶体光催化材料的高效光还原CO2反应体系构建
- 批准号:51102132
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:闫世成
- 依托单位:
国内基金
海外基金
