半导体表面阵列分布型双贵金属团簇催化材料可控制备及其CO2光催化还原协同增强机理研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51872025
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0208.无机非金属能量转换与存储材料
- 结题年份:2022
- 批准年份:2018
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2019-01-01 至2022-12-31
- 项目参与者:王静静; 董诚; 常月琪; 周冬雪; 李荣洁; 欧影;
- 关键词:
项目摘要
Due to the high catalytic activity and selectivity, alloy structured noble metal clustercatalysts are widely used in chemical industry, environmental protection and new energy area. Noble metal cluster catalysts show enhanced ability to reduce the activation energy of the CO2 to COOHads intermediate step through the low-coordinated noble metal surface atoms. So, highly dispersed noble metal on the support with fully explored active sites can improve the catalytic activity and optimize the atom utilization of noble metal supported catalysts. Especially, double noble metals catalyst shows better selectivity and catalytic activity, but double noble metals catalyst nearly single-atom scale is unstable due to the aggregation and hard alloy bond formation. Therefore, we proposed a new method to acquire the uniform three-dimensional distribution of the double novel metal clusters at nearly single-atom scale throughout the MOFs channel. This research plans to epitaxial grow ordered metal-organic frameworks (MOFs) layer on a semiconductor nanosheets. On the one hand, the Z-scheme photocatalyst was developed. On the other hand, using the channel array and the confined effect of MOFs, nearly single-atom noble metal clusters array are located and quantitative loaded on the channels of MOFs by a light reduction method. Followed the noble metal clusters will be partly replaced by other kinds of noble metal using a galvanic replacement reaction, and then the well-distribution arrayed double noble metals clusters supported catalysts will be prepared. Postsynthetic modification of MOFs is applied to enhance the selectivity and adsorbability of CO2. Utilizing the photo-reduction of CO2 reaction as a probe, the structure-function relationship of the arrayed double noble metals cluster-semiconductor catalysts can be revealed among structure, size and catalytic activity. Further, the synergistic enhancing effect will be explored among the high selectivity, adsorbability of MOFs and the high catalytic activity of double noble metals clusters.
贵金属合金化与团簇化是调节催化剂与中间产物的吸附能力和提高反应活性与选择性的有效方法。然而高催化性能的双贵金属团簇在近单原子尺度上难以键合或极易团聚。因此,如何在近单原子尺度获得均匀分散且活性位点充分暴露的双贵金属负载型催化剂成为极具挑战性的研究课题之一。本课题拟在半导体纳米片表面定向外延生长超薄MOFs层,获得有序MOFs孔道和定容的限域反应空间,通过光还原法在MOFs限域孔道内定量负载贵金属团簇,进一步对贵金属团簇进行置换反应,获得阵列分布式双贵金属团簇负载型催化剂。该催化剂同时具备双贵金属材料的高选择性、MOFs不饱和配位金属位点和选择吸附特征、半导体MOFs复合的Z型光催化体系及负载型催化剂的高催化活性等特征。以光催化CO2还原为探针反应,研究半导体表面阵列分布式双贵金属团簇催化剂的结构、尺寸与催化性能间的构效关系,揭示催化剂高催化活性、高吸附性和高选择性的催化协同增强机制。
结项摘要
针对当前高催化性能的双贵金属团簇在近单原子尺度上难以键合或极易团聚的问题,本研究从调控和构筑半导体材料的形貌和表面缺陷出发,以氧化物/硫化物半导体为研究对象,在材料表面构筑金属有机骨架(MOFs)/双金属位团簇,对其制备、形成和催化机理进行深入探索,具体研究如下:首先通过硬模板法和水热合成等方式制备得到不同形貌的二氧化钛和硫化物超薄结构,通过改变反应条件和前驱体成分等实验参数实现对材料表面的缺陷构筑,随后通过在半导体材料表面构筑多孔MOFs/金属位团簇,形成均匀分散且结构稳定的团簇位点,得到半导体表面阵列分布型双金属团簇催化材料。本研究通过对材料的形貌调控提高材料的比表面积并提供大量的活性反应位点,进一步通过缺陷构筑以改善半导体材料的能带结构,促进光生载流子的分离,同时对材料形貌调控及缺陷构筑机理进行探究,为光催化材料制备和优化提供了理论依据。通过构筑均匀分散且结构稳定的团簇位点能够获得更优异的光催化活性及特定的反应产物选择性,双金属团簇合金化效应促使金属原子表面电荷重排,改变费米能级附近态密度,改善对反应产物的吸脱附性能与键合方式,提高光生载流子迁移率,促进了二氧化碳及其他反应产物的生成,进一步通过密度泛函理论阐述光催化性能增强机理,为新型复合光催化材料的应用推广提供了数据支持。.此外,我们还对光热转换/导热复合材料进行了结构调控与性能增强的研究,拓展了一类兼具高储能能力、高光热转换率、高热导率和高可靠性的新型复合材料,为新型功能性复合光催化材料在太阳能领域的应用开发提供了技术拓展。
项目成果
期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Controllable synthesis and surface modification of molybdenum oxide nanowires: a short review
氧化钼纳米线的可控合成和表面改性:简短回顾
- DOI:10.1007/s42864-020-00033-x
- 发表时间:2019-12
- 期刊:Tungsten
- 影响因子:--
- 作者:Dimberu G. Atinafu;Wenjun Dong;Minggang Du
- 通讯作者:Minggang Du
A unique Janus PdZn-Co@C catalyst for enhanced photocatalytic syngas production from CO2 and H2O
独特的 Janus PdZn-Co@C 催化剂,用于增强 CO2 和 H2O 的光催化合成气生产
- DOI:10.1016/j.cclet.2022.107798
- 发表时间:2022-09
- 期刊:Chinese Chemical Letters
- 影响因子:9.1
- 作者:Dongxue Zhou;Xiangdong Xue;Qingjie Luan;Liguo Zhang;Baozhen Li;Xing Wang;Wenjun Dong;Ge Wang;Changmin Hou
- 通讯作者:Changmin Hou
Assembly of flexible nanohelix films: stress-exporting insights into the electrochemical performance of lithium-ion batteries
柔性纳米螺旋薄膜的组装:对锂离子电池电化学性能的应力输出见解
- DOI:10.1016/j.mtnano.2021.100141
- 发表时间:2021
- 期刊:Materials Today Nano
- 影响因子:10.3
- 作者:Dong C.;Li A.;Kobayashi H.;Chang Y.;Li R.;Chen X-B;Dong W.
- 通讯作者:Dong W.
A facile one-step synthesis of porous N-doped carbon from MOF for efficient thermal energy storage capacity of shape-stabilized phase change materials
一种由 MOF 轻松一步合成多孔 N 掺杂碳的方法,用于形状稳定相变材料的高效热能存储能力
- DOI:10.1016/j.mtener.2019.01.011
- 发表时间:2019-06-01
- 期刊:MATERIALS TODAY ENERGY
- 影响因子:9.3
- 作者:Atinafu, Dimberu G.;Dong, Wenjun;Wang, Ge
- 通讯作者:Wang, Ge
In-situ derived graphene from solid sodium acetate for enhanced photothermal conversion, thermal conductivity, and energy storage capacity of phase change materials
从固体乙酸钠中原位衍生石墨烯,用于增强相变材料的光热转化、导热性和储能能力
- DOI:10.1016/j.solmat.2019.110269
- 发表时间:2020-02-01
- 期刊:SOLAR ENERGY MATERIALS AND SOLAR CELLS
- 影响因子:6.9
- 作者:Atinafu, Dimberu G.;Wang, Chen;Wang, Ge
- 通讯作者:Wang, Ge
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--"}}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--" }}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--"}}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:{{ item.authors }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
其他文献
先驱体制备SiC纤维的发展历程与研究进展
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:高科技纤维与应用
- 影响因子:--
- 作者:陈建军;彭志勤;董文钧;王彩华;唐为华
- 通讯作者:唐为华
柔性衬底/刚性薄膜应力褶皱有序结构形成的动态过程
- DOI:--
- 发表时间:2012
- 期刊:中国科学:物理学 力学 天文学
- 影响因子:--
- 作者:徐庆;鲁年鹏;董文钧;曹则贤
- 通讯作者:曹则贤
微纳米CeO2结构的合成及表征
- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:材料科学与工程学报
- 影响因子:--
- 作者:李超荣;崔美云;尚露;董文钧;何建霞;唐为华;李霄
- 通讯作者:李霄
其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:{{ item.doi || "--" }}
- 发表时间:{{ item.publish_year || "--"}}
- 期刊:{{ item.journal_name }}
- 影响因子:{{ item.factor || "--" }}
- 作者:{{ item.authors }}
- 通讯作者:{{ item.author }}

内容获取失败,请点击重试

查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:
AI项目摘要
AI项目思路
AI技术路线图

请为本次AI项目解读的内容对您的实用性打分
非常不实用
非常实用
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
您认为此功能如何分析更能满足您的需求,请填写您的反馈:
董文钧的其他基金
全解水光催化剂析氢析氧金属位点活化、反应路径设计及动力学调控
- 批准号:52371173
- 批准年份:2023
- 资助金额:51 万元
- 项目类别:面上项目
超薄异质结构能带、界面与双金属活性中心调控及其光催化性能研究
- 批准号:52071027
- 批准年份:2020
- 资助金额:58 万元
- 项目类别:面上项目
模拟细胞内"排斥容积效应"仿生制备TiO2螺旋纳米线及其微纳传感应用
- 批准号:51572022
- 批准年份:2015
- 资助金额:64.0 万元
- 项目类别:面上项目
相似国自然基金
{{ item.name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 批准年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}
相似海外基金
{{
item.name }}
{{ item.translate_name }}
- 批准号:{{ item.ratify_no }}
- 财政年份:{{ item.approval_year }}
- 资助金额:{{ item.support_num }}
- 项目类别:{{ item.project_type }}