基于双边异质结的高效光催化及过程中氧气/水分子作用的基础问题研究

项目名称： 基于双边异质结的高效光催化及过程中氧气/水分子作用的基础问题研究

项目编号： No.21303046

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 鲁兵安

作者单位： 湖南大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 环境污染威胁着人类的生存与发展，光催化是一种绿色、廉价、满足可持续发展的需求并有效解决环境污染的重要方法。然而，在实际应用中光催化面临如下问题： a）可回收型光催化剂的比表面积小和光谱吸收范围窄，使其光催化效率低；b)催化过程中的氧气与水分子的作用本质尚未得到原位验证，从而不能指导与设计新型高效光催化剂。这些问题阻碍了光催化的发展与实际应用，特别是光催化在极端条件下的应用。针对这些问题，本项目a)拟基于电纺丝技术制备新型、高效、廉价的具有大比表面积的双边异质结光催化剂，同时通过能带调控及引入表面等离子体共振增强吸收的方法扩展其光谱吸收范围；b)模拟多种系统条件进行光催化降解有机物的研究，对光催化降解过程进行实时追踪，从而掌握并阐明光催化过程中水分子的作用机理。本项目将为光催化效率的提高提供新的有效方法和途径，为光催化在极端条件下的应用提供理论支持。

中文关键词： 石墨烯；光催化；氧化钨；异质节；铝电池

英文摘要： The ever worsened environmental pollution has greatly endangered the survival and development of human beings. Photocatalysis is one of the benign, sustainable and green methodologies to effectively resolve the environmental problems. However, nowadays the practical application of photocatalysis has faced the following challenges. a) low specific surface area and narrow absorption spectrum range of the recycle photocatalyst leads to low photocatalytic efficiency; and b) during the photocatalytic process, the role of oxygen and water molecules has not been verified with in-situ measurements. These problems have hindered the development and applications of photocatalysis in industrial applications. In order to solve these problems, we propose the following research for this project. a) We will use electrospinning to synthesize new large-specific-surface-area photocatalysts at low cost, with hetero-junction distributed along both internal and external sidewalls. We will use energy band manipulation and surface plasmon enhancement to extend the spectrum absorption range for the photocatalysts; b) we will simulate various atmosphere conditions for the photocatalytic degradation of organics in order to verify the roles of water molecules in the photocatalytic process, using dynamic real-time tracking to observe the b

英文关键词： graphene；photocatalysis；tungsten oxide；heterojunction；aluminum-ion batteries