光催化分解水制取氢气的Ag/TiO2组装结构基于表面等离子体光子学原理的两种设计

批准号:
51272107
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
刘孝恒
依托单位:
学科分类:
E0205.无机非金属基复合材料
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨立玲、李进、段静静、姚霞喜、王伟伟、何如
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中文摘要
光催化分解水制取氢气的研究至今仍是科学界的热点问题。最近,基于表面等离子体光子学原理的相关光催化研究又引起较大关注,该方法使用的催化剂仍可采用金属单质/TiO2等传统复合体,但此时光催化原理已发生颠倒性变化,即光辐射的有效接受体不是TiO2而是某些纳米化金属单质。.本研究旨在通过控制纳米Ag的尺寸、几何形状以及和TiO2的结合方式等手段,提高分解水制取氢气的效率,包括可见光的有效利用,产氢速度的提高等。方法1,采用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作模版,首先获得TiO2纳米线自组装阵列结构,再充分利用模版CTAB的功能:(1)通过AgNO3与模版中的Br-反应等过程获取Ag单质;(2)CTAB等可继续控制纳米Ag的形貌。这样可生成纳米Ag/TiO2纳米线的交替复合结构。方法2,改进传统做法,适当提高Ag在复合体中的含量,将纳米TiO2低密度组装到纳米Ag片表面,促成纳米Ag有效接受光辐照。
英文摘要
The photochemical splitting of water to form H2 and O2 is of critical importance for the development of a sustainable energy in the future.?Recently plasmonic nanostructures of noble metals (mainly silver) also show significant promise. The nanocomposite of Ag/TiO2 can still be used for this plasmonic process,but the photocatalysis mechanism has shown inversional change. Namely the acceptor of light illumination?is no longer TiO2 but nanosized silver. .Herein the silver plasmonic factors related to its size, shape and interaction with TiO2 nanoparticle will be investigated carefully, to obtain efficient conversion of solar energy into fuels, including using visible-light as illumination source,increasing H2 involution speed and so on. The research consistes of two methods. In method 1, self-assembled TiO2 nanowires array can be templated by cetyl trimethylammonium bromide (CTAB). Then the silver nanomaterials can be obtained by the reaction of Br- from template with Ag+ form AgNO3 and decomposition of AgBr,and the size and shape of silver nanomaterials will be controlled by the template (CTAB)or additional polymers.Thus the silver nanomaterials can be loaded into TiO2 nanowire layer. In method 2, traditional Ag/TiO2 composite structure will be improved. The content of silver in composite will be increased and TiO2 nanoparticles are fixed on the surface of silver nanoslice with the distribution of low-density by hydrothermal treatment.Thus, silver nanoslice can be illuminated effectively by visible-light.
贵金属纳米粒子具有独特的表面等离子体共振效应,可以在可见光的辐照下产生光生电子空穴对,电子可以转移到半导体的导带上,促进光生载流子的分离,进而提高光催化活性。本课题利用表面等离子体共振效应,主要研究了基于银/二氧化钛纳米复合结构并拓展与延伸了相应光催化的问题探索,主要包括Ag/TiO2纳米复合结构及其光催化性能和抗菌性能、Ag/ZnO纳米复合结构及其光催化分解水制氢性能、Au/TiO2纳米复合结构及其光催化分解水制氢性能、Au/ZnO纳米复合结构及其光催化降解染料和光催化氧化甲醇的性能、沿[001]取向的锐钛矿TiO2介晶及其光催化分解水制氢性能、单分散的BiVO4@TiO2复合光催化剂及其光催化降解有机污染物性能、Bi掺杂的锐钛矿空心TiO2薄片光催化剂及其光催化降解染料性能和C,N-TiO2 NPs/g-C3N4光催化剂及其光催化分解水制氢性能,积极探索了金属氧化物半导体等材料在光催化领域的应用。
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Well-dispersed ultrafine nitrogen-doped TiO2 with polyvinylpyrrolidone (PVP) acted as N-source and stabilizer for water splitting
分散良好的超细氮掺杂 TiO2 与聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 作为水分解的氮源和稳定剂
DOI:10.1016/j.jechem.2015.11.009
发表时间:2016
期刊:Journal of Energy Chemistry
影响因子:13.1
作者:Liu Tianyu;Chen Wei;Liu Xiaoheng;Zhu Junwu;Lu Lude
通讯作者:Lu Lude
Formation of WO3 nanotube-based bundles directed by NaHSO4 and its application in water treatment
NaHSO4引导WO3纳米管束的形成及其在水处理中的应用
DOI:10.1039/c2ta00382a
发表时间:2013-01-01
期刊:JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
影响因子:11.9
作者:Li, Jin;Liu, Xiaoheng;Wang, Xin
通讯作者:Wang, Xin
Highly crystalline and silica-embedded titania rhombic shaped nanoparticles with mesoporous structure and its application in photocatalytic degradation of organic compound
高结晶二氧化硅包埋菱形介孔二氧化钛纳米粒子及其在光催化降解有机化合物中的应用
DOI:10.1016/j.matchemphys.2013.05.067
发表时间:2013-09
期刊:Materials Chemistry and Physics
影响因子:4.6
作者:Xiaxi Yao;Chunbao Zhao;Ru He;Xiaoheng Liu
通讯作者:Xiaoheng Liu
One-Pot Hydrothermal Route to Synthesize the Bi-doped Anatase TiO2 Hollow Thin Sheets with Prior Facet Exposed for Enhanced Visible-Light-Driven Photocatalytic Activity
一锅水热法合成双掺杂锐钛矿型 TiO2 中空薄片(具有暴露的前刻面以增强可见光驱动的光催化活性)
DOI:10.1021/acs.iecr.6b00618
发表时间:2016-05
期刊:Industrial & Engineering Chemistry Research
影响因子:4.2
作者:Wang Weiwei;Zhu Dan;Shen Zhi;Peng Jin;Luo Jie;Liu Xiaoheng
通讯作者:Liu Xiaoheng
Vermiculite as a natural silicate crystal for hydrogen generation from photocatalytic splitting of water under visible light
蛭石作为天然硅酸盐晶体,用于可见光下光催化分解水产生氢气
DOI:10.1039/c3ra45301d
发表时间:2014
期刊:RSC Advances
影响因子:3.9
作者:Zhang, Jian;Liu, Tianyu;Chen, Rui;Liu, Xiaoheng
通讯作者:Liu, Xiaoheng
Ag/MxOy光催化剂:基于稳定性银原子与银离子共混超小团簇(Agnδ+,2 ≤ n ≤ 4)的设计
- 批准号:51872141
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:刘孝恒
- 依托单位:
具有可见光催化活性的硅酸盐天然纳米晶体研究
- 批准号:51572126
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:64.0万元
- 批准年份:2015
- 负责人:刘孝恒
- 依托单位:
空气-水界面氧化物薄膜的制备及其吸附蛋白质的研究
- 批准号:50772048
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2007
- 负责人:刘孝恒
- 依托单位:
国内基金
海外基金
