基于石墨烯的纳米光催化复合材料的模拟与设计
批准号:
21673149
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
李有勇
依托单位:
学科分类:
化学模拟与应用
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
郭震宇、林海平、董慧龙、杜春苗、孙晓甜、于怡、纪玉金、刘云霞、杨铭烨
中文摘要
近年来,有关研究表明,将石墨烯与半导体(如TiO2)复合,可大大提升材料的光催化性能,石墨烯/半导体纳米复合材料因其出色的光催化性能而被应用于降解有机污染物,光解水制氢,还原CO2,还原重金属离子,杀菌消毒等众多领域。虽然近年来在基于石墨烯的纳米光催化复合材料的研究中取得了一些进展,但是依然有许多核心的问题还没有解决,本项目书拟结合申请人前期在多尺度模拟方法上的发展,以及石墨烯、TiO2等纳米材料的结构修饰和能带调控、电子转移动态过程模拟、催化反应机理的研究基础,对基于石墨烯的纳米光催化复合材料进行系统的理论模拟研究,探讨影响石墨烯纳米复合材料光催化效率的关键因素,从界面结构、掺杂、化学修饰、能带调控、电子转移动态过程等方面优化设计基于石墨烯的纳米光催化复合材料,对材料界面发生的电子转移和化学反应速率进行有效的调控,推动石墨烯纳米复合材料在光催化领域中的应用。
英文摘要
In recent years, research shows that the graphene and composite semiconductor (such as TiO2), can greatly improve the photocatalytic properties of materials. Due to its excellent photocatalytic properties, graphene / semiconductor nano composite materials can be applied to degradation of organic pollutants, water splitting, CO2 reduction, reduction of heavy metal ions, sterilization etc. Although, the research of graphene nano photocatalytic composite materials makes a lot of progress in recent years, there are still many core problems have not been resolved. This project is based on the applicant's previous research achievements on multi-scale simulations, simulations of graphene, TiO2 nano material, electron dynamics, the catalytic reaction mechanism. We plan to study graphene nano photocatalytic composite material systematically by using simulations. Specifically, we will study the key factors affecting the efficiency of graphene nano composite photocatalytic, from the interface structure, chemical modification, to energy bandgap tuning, electron transfer dynamic process optimization. Our study will form a solid foundation for the applications of graphene nano composite material in the field of photocatalysis.
项目的研究工作按照原计划顺利进行。本项目发展多尺度模拟方法,对基于石墨烯等纳米光催化复合材料进行系统的理论模拟研究,探讨影响纳米复合材料催化效率的关键因素,从界面结构、掺杂、化学修饰、能带调控、电子转移动态过程等方面优化设计基于石墨烯的纳米光催化复合材料,对材料界面发生的电子转移和化学反应速率进行有效的调控。项目完成了对石墨烯等复合光催化材料进行精确的光学带隙计算,总结出光学带隙和复合材料结构/组分之间的理性规律,从而设计出具有特定光学带隙的优异光催化材料。如设计了两面神过渡金属硫族化合物、新型二维材料GeS用于光分解水等。项目完成了对多种类石墨烯复合材料表面催化反应的系统研究,深入理解复合体中不同组分在化学催化反应中的关键作用和反应机理,为优化复合材料提供理论基础和设计思路。如设计了石墨烯和WS2叠层二维材料异质结、设计了二维材料不同相的界面提供了更好的催化活性位点。.
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Theoretical investigations on novel SiC5 siligraphene as gas sensor for air pollutants
新型SiC5硅石墨烯作为空气污染物气体传感器的理论研究
DOI:
10.1016/j.carbon.2016.11.029
发表时间:
2017-03-01
期刊:
CARBON
影响因子:
10.9
作者:
[Dong, Huilong, Wang, Lu, Li, Youyong]
通讯作者:
Li, Youyong
Strain effects on the electronic and transport properties of TiO2 nanotubes
应变对 TiO2 纳米管电子和输运性能的影响
DOI:
10.1039/c6ra13427k
发表时间:
2016-08
期刊:
Rsc Advances
影响因子:
3.9
作者:
[Yu, Xiaohui, Dong, Huilong, Wang, Lu, Li, Youyong]
通讯作者:
Li, Youyong
Monolayer germanium monochalcogenides (GeS/GeSe) as cathode catalysts in nonaqueous Li-O2 batteries.
DOI:
10.1039/c7cp04044j
发表时间:
2017-08
期刊:
Physical chemistry chemical physics : PCCP
影响因子:
--
作者:
[Yujin Ji;Huilong Dong;Mingye Yang;Tingjun Hou;Youyong Li]
通讯作者:
Yujin Ji;Huilong Dong;Mingye Yang;Tingjun Hou;Youyong Li
Monolayer group IVA monochalcogenides as potential and efficient catalysts for the oxygen reduction reaction from first-principles calculations
根据第一性原理计算,单层 IVA 族单硫族化物作为氧还原反应的潜在且有效的催化剂
DOI:
10.1039/c6ta08321h
发表时间:
2017-01
期刊:
J. Mater. Chem. A
影响因子:
--
作者:
[Yujin Ji, Mingye Yang, Huilong Dong, Youyong Li]
通讯作者:
Youyong Li
Controlling of the electronic properties of WS2 and graphene oxide heterostructures from first-principles calculations
通过第一性原理计算控制 WS2 和氧化石墨烯异质结构的电子特性
DOI:
10.1039/c6tc04487e
发表时间:
2017-01-07
期刊:
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C
影响因子:
6.4
作者:
[Yang, Mingye, Wang, Lu, Li, Youyong]
通讯作者:
Li, Youyong
共 9 条
专题研讨类:智能化新时代下的合成化学
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批准号:22342003
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:9.5万元
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批准年份:2023
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负责人:李有勇
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依托单位:
电解水析氢催化材料的多尺度模拟和智能筛选
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2021
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负责人:李有勇
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依托单位:
染料敏化纳米晶太阳能电池中关键界面的模拟与设计
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批准号:21273158
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项目类别:面上项目
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资助金额:78.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李有勇
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依托单位:
有机光伏电池微观形貌预测的新方法以及高效稳定光伏电池的优化设计
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批准号:91233115
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:李有勇
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依托单位:
G蛋白偶联受体结构预测的新方法及基于前列腺素家族受体的药物设计
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批准号:21003091
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李有勇
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依托单位:
国内基金
海外基金