面向宽光谱高效高选择性光催化还原二氧化碳的钨青铜中功能基元的序构及其构效关系研究
批准号:
92163125
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
64.0 万元
负责人:
张高科
依托单位:
学科分类:
其他无机非金属材料
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
张高科
中文摘要
本项目拟在前期研究基础上,以有序六方钨青铜光催化材料为研究对象,通过多种现代表征手段,深入研究不同方法及不同反应条件下合成的钨青铜结构从无序到有序的变化特征;基于催化剂晶体结构和表面微结构分析及理论计算,揭示其结构中碱金属离子与钨空位功能基元序构与其紫外-可见-近红外光催化还原CO2的效率和产物选择性之间的构效关系。通过优化该系列有序光催化剂的合成路线,合理调控其晶体结构、微结构和功能基元序构,以期获得具有最佳性能的功能基元序构的六方钨青铜光催化剂。为设计、合成具有高选择、高转化效率的功能基元序构光催化材料提供一定理论和实践依据,以期实现太阳能-化学能转化效率的变革性提高,满足未来能源技术的重大需求。
英文摘要
Based on the previous research, we will select the tungsten bronze as a typical example to study the ordered photocatalytic materials. The structural changes of tungsten bronze from disorder to order with changing their synthesis conditions will be analyzed by a variety of characterization methods. The structure-activity relationship between the ordered structure and the efficiency, the selectivity of UV-Vis-NIR photocatalytic reduction of CO2 would be revealed through the analyses of the crystal structure and microstructure, and the theoretical calculation. According to optimizing the synthesis route and controlling the crystal structure and microstructure of the photocatalysts, it is expected to obtain hexagonal tungsten bronze photocatalyst with the best performance. This work will provide a theoretical and practical basis for the design and synthesis of the functional unit-ordered photocatalytic materials with high selectivity and high conversion efficiency. It is expected to achieve the transformative improvement of solar-chemical energy conversion efficiency to meet the significant demand for energy technology in the future.
本项目聚焦于有序六方钨青铜光催化材料的设计与性能优化,致力于开发高效光催化剂以提升太阳能到化学能的转化效率。通过水热法、水控制缓慢释放法、熔盐法等多种先进合成技术,制备了一系列从无序到有序结构的六方钨青铜样品,系统研究了合成条件对其晶体结构演变的调控机制。利用双球差校正透射电子显微镜(Cs-corrected TEM)、X射线吸收精细结构谱(EXAFS)、电子能量损失谱(EELS)、原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)等先进表征手段,以及密度泛函理论(DFT)计算,深入解析了材料内部碱金属离子-钨空位有序功能基元的结构特征及其对光催化性能的关键影响。研究表明,有序化的碱金属-钨空位序构显著改善了六方钨青铜材料的光吸收能力、载流子分离效率以及催化产物的选择性,尤其在CO2光催化还原反应中表现出优异性能,能够高效生成甲醇等高附加值产物。通过调控材料的微观结构与化学组成,实现了宽光谱光响应、高选择性和高转化效率的光催化性能优化。最终,该研究为新型功能基元序构光催化剂的理性设计提供了系统理论与实践依据,对光催化技术在清洁能源转化和环境修复领域的应用具有重要的推动作用。
过渡金属掺杂与原位外延生长Z型异质结协同增强BiO2-x的宽光谱光催化活化分子氧去除水中难降解微塑料的机理研究
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批准号:--
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项目类别:--
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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:张高科
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依托单位:
晶面可控的Sillenite结构可见光响应光催化材料的制备及其光催化性能的晶面依赖性研究
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批准号:51472194
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项目类别:面上项目
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资助金额:83.0万元
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批准年份:2014
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负责人:张高科
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依托单位:
可见光响应纳米铌(钽)铋复合氧化物的软化学合成及其光催化性能研究
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批准号:50872103
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2008
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负责人:张高科
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依托单位:
新型铌钾复合氧化物光催化剂的合成及其光催化性能研究
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批准号:50472017
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2004
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负责人:张高科
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依托单位:
修饰层状硅酸盐的磁化学合成及其抗菌性能研究
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批准号:50172038
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项目类别:面上项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2001
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负责人:张高科
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依托单位:
国内基金
海外基金