项目名称: 二维光催化材料的范德华外延生长及其构-效关系研究

项目编号: No.21476201

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 有机化学

项目作者: 张兴旺

作者单位: 浙江大学

项目金额: 90万元

中文摘要: 基于半导体材料(如TiO2)的光催化技术,具有对污染物矿化彻底、反应条件温和的特点,是极具应用前景的环境污染治理技术。然而,可见光响应型高效光催化剂的制备长期困扰着科学界。过渡金属硫族化合物(TMDs)是具有类似石墨烯结构的窄带隙光催化材料,而且其异质结构复合材料具有带隙可调、载流子分离效率高的特点。基于TMDs二维层状结构和表面无悬挂键的特性,本课题提出基于范德华外延制备TMDs复合材料, 将其作为敏化剂修饰TiO2纳米板。通过调控TMDs异质结构的能带匹配,TMDs光生电子的多级跃迁导致载流子有效分离,促进光生电子向TiO2的有效跃迁,有望获得高量子效率的可见光响应型TMDs/ TiO2光催化剂。以五氯酚为模拟污染物,研究催化剂对污染物的降解动力学,借助光谱分析、光电催化实验和理论计算,获得材料电子结构与性能间的构效关系。本项目的开展将为可见光催化技术提供新材料和新思路。

中文关键词: 光催化;二维材料;范德华外延;废水处理

英文摘要: The photocatalytic technology based on semiconductor, e.g. TiO2,is a promising environmental pollution treatment technology because of it's advantages including the complete mineralization of pollutants and mild reaction conditions. However,the synthesis of the active photocatalyst with the high visbile light response has been being a big problem. Transition-metal dichalcogenides (TMDs) have the similar structure with graphene with a narrow band gap, moreover,the band gap energies of the heterostruture composites are controllable and the photogenerated carries are easily separated. Based on the layered structure and no dangling bonds on surfaces, in this project, the heterostructure composites TMDs will be prepared through the van der waals epitaxy. We will use TMDs composites as the sensitizers for TiO2 nanoplates. The photogenerated carriers in TMDs will be separated efficiently due to the multi-grades transition of electrons by conrolling the band gap matching, so the photoelectrons will be efficently jumped into TiO2.The active TMDs/ TiO2 photocatalyst under visbible light with high quantum efficiency can be obtained.The degradation kinetics will be obtained by using pentachlorophenol as a model pollutant, and spectral analysis,photoelectrochemistry experiments and theoretical calculation will be used for the study of structure-activity relationship. This project will provide new materials and ideas for the visible light photocatalytic technologies.

英文关键词: Photocatalysis;Two dimensional materials;van der waals epitaxy;Wastewater treatment

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