金/氧化物杂化纳米结构可控构筑及活性氧自由基/光生载流子的形成机理与光催化性能研究

项目名称： 金/氧化物杂化纳米结构可控构筑及活性氧自由基/光生载流子的形成机理与光催化性能研究

项目编号： No.21303153

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： 何伟伟

作者单位： 许昌学院

项目金额： 25万元

中文摘要： 半导体纳米结构与贵金属的结合成为提高太阳能光催化效率的有效方式之一。 本项目旨在研究金纳米组分对金属氧化物纳米结构光催化过程中活性中间产物的影响作用，通过对金/金属氧化物杂化纳米结构的设计，调控优化其光催化氧化/还原反应活性，用于光催化降解典型有机污染物。项目将采用电子自旋共振技术结合自旋捕获和自旋标记技术考察金/金属氧化物杂化结构在光辐射作用下产生活性氧自由基的种类和光生载流子的反应活性，揭示金组分对半导体纳米结构光催化活性增强作用的内在机理，弄清金/半导体杂化纳米结构光辐射波长和结构依赖的光生载流子和活性氧物种生成规律，阐明金/半导体杂化纳米结构降解典型有机污染物过程中光生载流子和活性氧物种与典型有机污染物分子之间的相互作用规律。项目研究结果将有助于理解贵金属纳米颗粒增强半导体纳米结构光催化性能内在机理，为相关纳米复合材料的设计及其在太阳能光催化领域的应用提供科学依据。

中文关键词： 光催化；金属/半导体杂化纳米结构；活性氧物种；电子自旋共振；光生载流子

英文摘要： The combination of semiconductor nanostructures with noble metal provides an effective way to improve their solar light driven photocatalytic activity. This project will focus on the photocatalytic enhancement of metal oxide nanostructures induced by gold nanoparticles, and aim to optimize the photocatalytic activity by design of gold/metal oxide hybrid nanostructures in the application of typical organic pollutants degradation. In this proposal, we will use electron spin resonance spectroscopy with spin trapping and spin labeling technique to identify the reactive oxygen species (ROS) and reactivity of photo-generated charge carriers in photo-irradiating Au/metal oxide hybrid nanostructures; reveal the enhancement effect of Au nanoparticles on photocatalytic activity of metal oxide nanomaterials; clearly understand the formation mechanism of ROS and photo-induced charges dependent on the surface plasmon resonance and heterogeneous structure in Au/metal oxide hybrid nanostructures; and clarify the interaction between photo-induced charge carriers/ROS and organic pollutant molecules during Au/metal oxide hybrid nanostructures catalyzing the degradation of typical organic pollutants. This project will benefit the understanding of photocatalytic enhancement inherent mechanism of metal/semiconductor hybrid nanostruc

英文关键词： photocatalysis；metal/semiconductor hybrid nanostructures；reactive oxygen species；electron spin resonance；photogenerated charge carriers