项目名称: 新型金属-有机骨架基Z型光催化产氢材料的合成及性能研究

项目编号: No.21303002

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: 李传浩

作者单位: 安徽大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 半导体光催化技术在太阳能光解水制氢领域已展现出巨大发展潜力,然而以无机半导体材料为主的传统光催化剂产氢效率很低。金属-有机骨架材料(MOF)由于具有与光合作用体系类似的金属-有机杂化结构,且光生电子电势较负,因此MOF光催化材料引起越来越多的研究关注。本研究提出构建以Ti基MOF为光阴极的Z型光催化产氢材料,选用WO3、BiVO4、Bi2MoO6、BiFeO3为光阳极材料,在氧化还原介质(Fe2+/Fe3+)辅助下实现高效光催化分解水产氢。采用电化学、水热及微波等方法合成四种不同形态的Z型体系,包括分离式MOF基Z型薄膜、复合式MOF基Z型薄膜、分离式MOF基Z型粉体、复合式MOF基Z型粉体材料。研究各类材料的光催化产氢性能,揭示光催化效率与材料结构、能带匹配及实验条件等因素的关系,探索控制合成MOF基Z型光催化材料的实验方法,深入研究光催化机理,为推动光催化材料在能源领域的应用做出贡献。

中文关键词: 金属-有机骨架材料;光催化;光解水;Z机制材料;复合材料

英文摘要: Semiconductor-mediated photocatalysis has been considered as a promising approach towards hydrogen production from water splitting. However, the conventional inorganic semiconductor-based photocatalysts suffer from low conversion efficiency. Metal frameworks (MOF) exhibit the similar hybrid structure as the natural photosynthesis system. And the photogenerated electrons show very negative potential, which is beneficial for water splitting to produce hydrogen fuel. Thus a great deal of effort has been focused on MOF-based photocatalysts. This proposal aims to fabricate a novel Z-scheme photocatalysts by using Ti-MOF as the photocathodes. WO3、BiVO4、Bi2MoO6、BiFeO3 serve as photoanodes. With the assistance of redox couple (Fe2+/Fe3+), the proposed Z-scheme photocatalysts present very high theoretical photocatalytic efficiency. Four different Z-systems, including separated Z-scheme films, composite Z-scheme films, separated Z-scheme powders and composite Z-scheme powders, will be fabricated. The corresponding photocatalytic hydrogen production efficiency will be studied. The effect of materials structure, band gap match and experimental conditions on the photocatalytic activity will be investigated. And the photocatalysis mechanism will be studied in details. This project may provide an ideal candidate for energy-rel

英文关键词: Metal frameworks (MOF);Photocatalysis;Photocatalytic water splitting;Z scheme photocatalyst;Composite materials

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