项目名称: 量子点敏化半导体/石墨烯复合纳米材料的光催化特性及机理

项目编号: No.21273047

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 崔晓莉

作者单位: 复旦大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 太阳能光催化分解水制氢的一个关键问题是半导体光催化材料的设计与制备。本项目在前期研究碳、氮掺杂纳米TiO2的基础上,提出制备碳量子点修饰半导体TiO2(CdS)/石墨烯(金属纳米粒子)复合新材料并研究其光催化制氢与光电化学特性和反应机理。通过电化学方法制备尺寸可控的碳量子点,利用溶胶-凝胶、水热法制备碳量子点/TiO2(CdS) /石墨烯(金属纳米粒子)复合材料并测试粉体材料光催化产氢活性。通过浸渍-提拉与组装方法制备结构可控的复合纳米结构薄膜电极,结合表面分析研究碳量子点/TiO2(CdS)/石墨烯复合薄膜电极的光电转换及电荷传输机理和能级关系。利用N元素掺杂、碳量子点的光转换特性实现光的广谱吸收;而石墨烯能大幅度提高光生电荷的传输能力,抑制光生电荷复合,利用金属纳米粒子的修饰提高表面反应速率,达到提高光催化制氢效率的目的。研究新型功能复合材料在可见光光电催化制氢等方面的应用。

中文关键词: TiO2;石墨烯;量子点;光电化学;光催化

英文摘要: The design and preparation of semiconductor photocatalysts is one of the key issue for the photocatalytic water splitting for hydrogen evolution. In this project, we propose firstly to prepare nanocomposites such as carbon quantum dots (CQDs)/TiO2/reduced graphene oxide/metallic nanoparticles and CQDs/CdS/reduced graphene oxide/metallic nanoparticles. Their visible-light driven water splitting for photocatalytic hydrogen production, the photoelectrochemical properties and mechanism will be investigated. We will prepare size-controlled CODs by electrochemical methods and to synthesize CQDs/TiO2/reduced graphene oxide nanocomposites by sol-gel or hydrothermal approaches. The photocatalytic activity of hydrogen evolution will be detected using a gas chromatograph for the powder nanocomposite. Besides, thin film electrodes of the nanocomposites will be assembled with controllable nanostructure by dip-coating technique. The photocatalytic and photoelectrochemical conversion and charge transfer mechanism for the composites film electrodes will be declared in combining with electrode surface analysis. The doping of nitrogen into TiO2 and the upconversion luminescence properties of CQDs will promise to harness the use of the full spectrum of sunlight. The presence of reduced graphene oxide can dramatically improve phot

英文关键词: Titanium dioxide;graphene;quantum dots;photoelectrochemistry;phototcatalysis

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