阵列式BiOCl/C60单晶面暴露自组装薄膜的制备与产氢性能研究

批准号:
51502187
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
21.0 万元
负责人:
孟则达
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:
2018
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘守清、钱君超、曹东东、杨珂珂、李果、沈敏杰
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中文摘要
晶面工程在半导体光催化技术中的应用,受到各国学者的广泛重视。半导体材料的各个晶面存在各相异性,进而体现出不同的光催化活性。一般的单晶面材料存在暴露比例低,其他晶面相互混杂,单晶面暴露率低等缺点。本课题通过制备C60涂膜材料作为敏化剂来解决BiOCl晶体在可见光下活性不足的问题,同时用电化学方法与种晶技术在薄膜上制备阵列式有序排列的纳米晶片。通过晶体阵列的紧密性控制单{001}晶面的暴露情况,使其暴露比例接近100%。通过调整晶面暴露情况,提高其光催化性能。在光催化机制中,晶面的相互作用是不可避免的,如何更好的控制高能晶面的暴露是提高光催化性能的有效途径之一。本项目的成功实施将有效的控制和暴露高能晶面,提高光催化性能,研制出高效率的可见光产氢薄膜,进行工业化生产,解决能源问题,具有重要的理论意义与实际应用,为进一步设计构筑高效的太阳能转化体系提供新策略。
英文摘要
Surface properties are crucial to the physical and chemical performance of a single-crystalline material. Usually, different facets of a single-crystalline material possess different geometric and electronic structures, thus endowing them with distinctive properties. Recently, considerable attention has been paid to the facet-controlled fabrication of single-crystalline semiconductors with well-defined morphologies because of their facet-dependent photocatalytic, photoelectric, and other surface-related properties. Especially, surface properties are vital to a semiconductor’s photocatalytic performance, which sensitively depends on its exposed surfaces with distinct crystal facets. In this research, first we prepare the C60 film. And array BiOCl nanosheets self-assembled on C60 film. BiOCl single-crystalline nanosheets were prepared by the hydrothermal method and a novel electrochemical method composed of a catholic electrodeposition and an anodic oxidation at room temperature. Control the growth of BiOCl, in order to expose the single facets of BiOCl. The {001} facets percentage was controlled about 100%, by adjusting the density of BiOCl array. The influence of morphology, crystallology, particle size, optical property and photocatalytic activity was also studied by varying precursor concentrations, pH value and reaction temperature, et al. The key to this technology is exposing the single facets of BiOCl. Improve both high activity and good stability of photocatalysts for hydrogen production via water splitting.
晶面工程在半导体光催化技术中的应用,受到各国学者的广泛重视。半导体材料的各个晶面存在各相异性,进而体现出不同的光催化活性。.本课题通过制备C60涂膜材料作为敏化剂来解决BiOCl晶体在可见光下活性不足的问题,同时用电化学方法与种晶技术在薄膜上制备阵列式有序排列的纳米晶片。通过晶体阵列的紧密性控制单{001}晶面的暴露情况,使其暴露比例接近100%。.项目进行期间目前共发表论文七篇,六篇SCI论文,其中二区两篇,高质量论文四篇。投稿待审核论文四篇。在研究过程中对光催化材料的催化性能进行研究,BiOCl晶体能够很好的控制单{001}晶面的暴露,同时与富勒烯进行协同作用,使得光催化性能得到大大提高。制备了不同碳材料与BiOCl单晶面薄膜的复合材料,作为本科毕业设计论文已发表在知网上.在研究过程中不仅仅对产氢性能进行研究,同时在实验过程中加入掩饰剂,研究材料光催化反应机理,了解活性自由基的产生机制。讨论在不同催化体系中其主要作用的活性因子。另外研究对特征污染物氨氮的降解能力,为解决实际水体污染中难降解的问题提供思路。.提高光催化性能,研制出高效率的可见光产氢薄膜,解决能源问题,具有重要的理论意义与实际应用,为进一步设计构筑高效的太阳能转化体系提供新策略。
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
Detection of Oxygen Species Generated from Ag2Se-Graphene Heterojunction Photocatalysts with Excellent Visible Light Driven Photocatalytic Performance
具有优异可见光驱动光催化性能的 Ag2Se-石墨烯异质结光催化剂产生的氧的检测
DOI:10.3740/mrsk.2017.27.5.255
发表时间:2017-05
期刊:Korean J. Mater. Res.
影响因子:--
作者:Zeda Meng;Wonchun Oh
通讯作者:Wonchun Oh
Hydrothermal and ultrasonication preparation of CoS2-graphene hybrid with high performance in photocatalytic degradation
水热超声制备高性能光催化降解CoS2-石墨烯杂化物
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Fresenius Environmental Bulletin
影响因子:--
作者:Zeda Meng;Tao Zhou;Yixuan Han;Qian Shen;Shouqing Liu
通讯作者:Shouqing Liu
Molecular-Level Understanding of Selectively Photocatalytic Degradation of Ammonia via Copper Ferrite/N-Doped Graphene Catalyst under Visible Near-Infrared Irradiation
可见近红外辐射下铁氧体铜/氮掺杂石墨烯催化剂选择性光催化降解氨的分子水平理解
DOI:10.3390/catal8100405
发表时间:2018-09
期刊:Catalysts
影响因子:3.9
作者:Hang Zhang;Yang Zhou;Shou-Qing Liu;Qin-Qin Gu;Ze-Da Meng;Li Luo
通讯作者:Li Luo
Properties of Photocatalytically Generated Oxygen Species Produced by Ag se-Graphene Oxide Heterojunction and Its Application for the Visible-Light Degradation of Ammonia
Ag se-氧化石墨烯异质结光催化产生氧气的性质及其在可见光降解氨中的应用
DOI:--
发表时间:2017
期刊:Electronic Materials Letters
影响因子:2.4
作者:Zeda Meng;Wei Zhao;Sukyoung Kim
通讯作者:Sukyoung Kim
Smart photocatalytic removal of ammonia through molecular recognition of zinc ferrite/reduced graphene oxide hybrid catalyst under visible-light irradiation
可见光照射下通过铁酸锌/还原氧化石墨烯杂化催化剂的分子识别智能光催化去除氨
DOI:10.1039/c7cy00797c
发表时间:2017-08-07
期刊:CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY
影响因子:5
作者:Liu, Shou-Qing;Zhu, Xiao-Lei;Qian, Jun-Chao
通讯作者:Qian, Jun-Chao
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