项目名称: 氢化纳米二氧化钛微结构与性能研究

项目编号: No.11475012

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 陈戈

作者单位: 北京工业大学

项目金额: 86万元

中文摘要: 氢化纳米二氧化钛(TiO2)自从2011年被报道以来,由于其独特的表面无序层,丰富的氧缺陷和表面官能团,以及在可见光及近红外区域的强吸收,在光催化与电化学领域均展现出与普通纳米TiO2完全不同的性质。尽管所报道的相关应用性能令人鼓舞,然而对于其微结构以及与相应性能关系的理解远远不能令人满意。本项目拟采用等离子体辅助氢化技术对不同尺寸,形貌,晶型的纳米TiO2进行氢化处理,通过改变氢离子动能和密度,反应时间等手段控制纳米TiO2的氢化程度,进而利用X射线吸收谱、正电子湮没、核磁共振等多种物性分析手段研究氢化纳米TiO2表面无序区域钛元素空间配位及电子结构,氧缺陷类型、浓度、分布,以及氢在TiO2的掺杂情况,分析无序层与晶态内核之间的界面相互作用,并测试材料的相关应用性能,初步揭示氢化纳米TiO2微结构与应用性能之间关系,此项研究将为氢化纳米TiO2这一新材料的进一步发展应用提供研究基础。

中文关键词: 超精细相互作用;正电子湮没;微结构;二氧化钛;氢化

英文摘要: The hydrogenated TiO2 exhibited superior performance in many applications such as photocatalysis and electrochemisty since it was firstly reported in 2011, and such excellent performance was attributed to its unqiue surface disorder layer, abundant oxygen deficiency and surface group. Although the reported application performance was exciting, the understanding of micro-structure and relationship between structure and property for hydrogenated TiO2 is far from satisfied. The project was designed to use plasma assisted hydrogenation process to treat TiO2 with different size, morphology and polymorph; and the hydrogenated process can be tuned by changing the hydrogen ions density, kinetic energy and reaction time. Furthermore, we plan to characterize the hydrogenated TiO2 by using X-ray adsorped spectrscopy, positron annihilation and nuclear magnetic resonance et al; the purpose is to understand the coordination and electronic structure of Ti species of the surface disorder domain;such characterizations also help us to understand the oxygen deficiency concentration, distribution and H doping for the hydrogenated TiO2; the emphasis is to study the interface interaction between the crystalline core and surface disorder shell, and the application property of obtained hydrogenated TiO2 will be tested. Combined with the understanding of micro-structure and the property, we will know the relationship between structure and property for hydrogenated TiO2. This project will provide basis for the further study and application of hydrogenated TiO2.

英文关键词: Hyperfine interaction;Positron annihilation;Micro-structure;TiO2;Hydrogenation

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