项目名称: 具有光催化和SERS双功能的贵金属--介孔半导体金属氧化物超结构的构筑及其降解芥子气机理

项目编号: No.21673300

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2017

项目学科: 有机化学

项目作者: 胡军成

作者单位: 中南民族大学

项目金额: 30万元

中文摘要: 利用太阳能和环境友好的功能材料光催化降解芥子气将具有重要意义。表面增强拉曼光谱具有表面选择性、高的灵敏度和无需标记等优点,且能给出绝大多数分子的指纹光谱。本项目将根据SERS基底材料和光催化剂的要求,设计合成具有50-100 nm贵金属核和介孔半导体金属氧化物负载的小于5 nm贵金属纳米粒子壳的超结构材料,该类材料将同时具有高的光催化活性和对表面拉曼信号的增强效应,可用于芥子气的光催化降解和检测。系统地研究该类材料的合成、表征方法及其组成、结构对光催化和表面拉曼信号增强性能的影响,通过调变金属氧化物壳的组成、厚度、孔结构以及贵金属纳米颗粒的组成、大小和颗粒间距等进一步提高其光催化和表面拉曼信号增强性能。利用表面增强拉曼、结合原位红外光谱等原位表征技术和理论计算研究其对芥子气的光催化降解机理,探讨该类超级结构材料组成、结构与其稳定性、催化活性和SERS活性之间的关系。

中文关键词: 半导体金属氧化物;贵金属;超结构;表面增强拉曼光谱;光催化

英文摘要: Utilizing solar energy and environmentally friendly functional materials for photocatalytic degradation of mustard agent will be very important. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) could give fingerprint spectra for most molecules, and has many advantages, such as surface selectivity, high sensitivity and label-free. This project will design and synthesize superstructures of 50-100 nm noble metal core and mesoporous semiconductor metal oxide supported smaller than 5 nm noble metal nanoparticles shell according to the requirements of SERS substrate and photocatalyst. These superstructures will have high photocatalytic activity and SERS activity and can be used as photocatalyst and SERS substrate for photodegradation and analysis of mustard agent. We will systematically study the synthesis and characterization of this kind of materials and the effect of their composition,structure on the catalytic performance and SERS activity. We will enhance their stability, catalytic activity and SERS activity by adjusting the composition, thickness and porous structure of the metal oxide shell and the compostion, szie and site of the noble metal nanoparticles. We will study the mechanism of adsorption and photodegradation of mustard agent using SERS combined with in-situ FTIR and other experimental and theoretical technology, and discuss the relationship between composite, structure and catalytic performance and SERS activity.

英文关键词: Semiconductor metal oxides;Noble metals;Superstructures; Surface-enhanced Raman Spectroscopy;Photocatalysis

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