金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n/TiO2界面相互作用提升光催化性能的研究
批准号:
21573039
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
尚庆坤
依托单位:
学科分类:
催化化学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
关宏宇、郭英娜、倪丹丹、王丹、张敏、杨爽、马倩
中文摘要
光催化体系中的多相界面问题是物理化学研究领域的热点方向和核心问题之一。TiO2虽已被证明是综合性能最佳的光催化材料,但为克服其本征缺陷,提高二氧化钛对太阳光的利用率和光量子分离效率,依然是光催化领域的关键科学问题。我们的前期研究证明,将金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n配合物引入TiO2光催化体系, 配合物卓越的电子传输性能和可见光吸收特性,可有效提高TiO2的可见光催化效能。本课题拟对提升光催化性能的关键因素-界面相互作用进行深入探讨。通过研究配合物的能带结构、空间结构、官能团特性,TiO2的表面晶体结构、表面缺陷、带隙能量等对配合物/TiO2界面电子注入效率和传输、分离效率的影响规律,结合理论计算及各种表征,揭示多相界面间相互作用的物理化学本质及提升二氧化钛光催化性能的机理。本项目不仅为提升二氧化钛的光催化性能提出了新思路,而且对多相光催化过程中物理化学的理论研究提供了重要补充。
英文摘要
Multi phase interface in photocatalytic system is one of the hot topics and central issues in physical-chemistry research field. TiO2 has been proved as best photocatalytic materials with comprehensive properties, but there are still intrinsic defects. Increasing sunlight availability and photo-induced charge separation efficiency are still key scientific problems in order to overcome these defects. Our research have indicated that metal-(8-hydroxyquinoline-5-XX)n complexes can enhance the visible light photocatalytic property of TiO2 due to its excellent electron transport and visible light adsorption. In this project, an intensity study about interaction between multi phase interfaces, which is a pivotal factor for promoting photocatalytic efficiency, will be carried out. The influence of energy structure, space structure and functional group of complexes,surface crystal structure, surface defect and band energy of TiO2 on the electron injection, transport and separation efficiency between multi phase interfaces will be investigated. The mechanism of enhancing photocatalytic performance of TiO2 and the physical and chemical essence of interface interaction will be revealed combining our theoretical calculations. It is expected to provide a new idea for improving photocatalytic activity of TiO2 and a significant supplement for theoretical research to multi phase photocatalytic process.
为提升TiO2对太阳光的利用率和光量子分离效率,本项目从提升光催化性能的关键因素-界面相互作用入手,围绕这一物理化学研究领域的热点和核心问题,从复合光催化剂的可控制备技术、配合物的性质对提高界面电子注入效率的影响、二氧化钛的形貌特征对提高界面电子传输分离效率的影响、界面相互作用对提升光催化性能的影响机理等四个方面展开了系统研究。本项目成功地将一系列金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n配合物引入TiO2光催化体系,设计制备了多种形貌不同而性能优异的复合光催化剂。通过研究配合物的能带结构、空间结构、官能团特性,TiO2的表面晶体结构、表面缺陷、带隙能量等对配合物/TiO2界面电子注入效率和传输、分离效率的影响规律,结合理论计算及各种表征,掌握了为提升金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n/TiO2光催化性能而对其多相界面相互作用进行调控的技术。利用不同的金属离子、不同的配体形成电子结构和能带结构不同的配合物,实现了对复合光催化剂界面相互作用的调控;通过改变二氧化钛的形貌、引入碳量子点,实现了利用光催化体系中界面相互作用对表面光催化反应的影响和调控,揭示了金属-(8-羟基喹啉-5-XX)n/TiO2界面相互作用的物理化学本质及提升光催化性能的机理。本项目得到的多种复合光催化剂均可高效、快速降解苯酚、抗生素等有机污染物,并可协同有机污染物的光催化降解和重金属元素的还原过程,进一步提升光催化剂的动力学性能和循环稳定性,为光催化剂的实际应用奠定了基础。
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DOI:
10.1016/j.scitotenv.2018.11.419
发表时间:
2019-03
期刊:
The Science of the total environment
影响因子:
--
作者:
[Xinyue Wang;Yin-Xia Sun;Lu Yang;Q. Shang;Dan Wang;T. Guo;Yihang Guo]
通讯作者:
Xinyue Wang;Yin-Xia Sun;Lu Yang;Q. Shang;Dan Wang;T. Guo;Yihang Guo
Selective esterification of glycerol with acetic acid or lauric acid over rod-like carbon-based sulfonic acid functionalized ionic liquids
棒状碳基磺酸功能化离子液体上甘油与乙酸或月桂酸的选择性酯化
DOI:
10.1016/j.fuel.2017.06.073
发表时间:
2017-11
期刊:
Fuel
影响因子:
7.4
作者:
[Sun Yingnan, Hu Jianglei, An Sai, Zhang Qingqing, Guo Yihang, Song Daiyu, Shang Qingkun]
通讯作者:
Shang Qingkun
Two-dimensional polyimide heterojunctions for the efficient removal of environmental pollutants under visible-light irradiation
二维聚酰亚胺异质结在可见光照射下高效去除环境污染物
DOI:
10.1039/c9cp03471d
发表时间:
2019
期刊:
Physical Chemistry Chemical Physics
影响因子:
3.3
作者:
[Wang Xin, Zhao Xinyu, Zhao Yingnan, Tan Hua Qiao, Du Zhilu, Shang Qingkun, Qiu Tianyu, Ho Wingkei]
通讯作者:
Ho Wingkei
An effective strategy to improve dynamic and cyclic stability of HQC/TiO2 photocatalyst by introducing carbon quantum dots or iron ion via metal-complex
通过金属配合物引入碳量子点或铁离子来提高HQC/TiO2光催化剂动态和循环稳定性的有效策略
DOI:
10.1016/j.apcatb.2017.04.019
发表时间:
2017-08
期刊:
Applied Catalysis B-Environmental
影响因子:
22.1
作者:
[Ni D, an, Shang Qingkun, Guo Tongtong, Wang Xinyue, Wu Yongmei, Guan Hongyu, Wang Dan, Zhang Min]
通讯作者:
Zhang Min
DOI:
10.1016/j.talanta.2019.04.021
发表时间:
2019
期刊:
Talanta
影响因子:
作者:
[Xu Ning, Piao Mingxing, Arkin Kamile, Ren Lina, Zhang Jinyu, Hao Jiawei, Zheng Yuxin, Shang Qingkun]
通讯作者:
Shang Qingkun
共 10 条
协同调控带隙结构和载流子寿命增强超分子-有色二氧化钛-金属离子/单质复合材料光催化性能的研究
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批准号:22172021
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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:尚庆坤
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依托单位:
基于界面选择性吸附调控技术构建高效TiO2/稀土/有机配体复合光催化体系
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批准号:21872022
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项目类别:面上项目
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资助金额:66.0万元
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批准年份:2018
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负责人:尚庆坤
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依托单位:
国内基金
海外基金