项目名称: 基于BaTiO3半导体的电畴生长、调变及其对光催化性能的调控机制研究

项目编号: No.51502004

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 曹加锋

作者单位: 安徽工业大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 基于半导体光催化剂的绿色催化技术被认为是解决环境问题的有效途径之一,而如何提升光催化剂光生电子-空穴的分离和迁移效率成为光催化研究中的重要课题。借助材料电畴有效构建内电场的方式是重要方法之一。其中,探索电畴的生长规律、单电畴的可控制备与极性增强机理是急需解决的关键问题。然而,有关这方面的研究还没有系统展开。本项目拟制备和表征一系列具有不同微结构的BaTiO3光催化剂,深化对电畴生长特性的认识;通过温度、PH值、掺杂、生长条件和生长工艺等因素对电畴生长进行调变,获得单电畴BaTiO3;探讨掺杂缺陷对BaTiO3畴结构调变的影响机制,总结优化极性强度所要控制的微观变化因素;分析单电畴BaTiO3在有机物降解方面的效果,深入探讨电畴对材料光催化性能的调控机制;从材料的电畴结构角度出发,对极性半导体的性能提升行为有物理化学本质上的理解,为开发新型极性半导体光催化剂提供理论依据与实践指导。

中文关键词: 极性半导体;钛酸钡;铁电畴;光催化;载流子分离

英文摘要: The green catalytic technology based on semiconductor photocatalysts is considered to be one of the efficient solutions to current environmental crisis. How to efficiently promote the separation and transport of photo-generated charge carriers is a major task in the photocatalysis research. Building up the internal electric fields in photocatalysts using ferroelectric domains is of great importance in this catalytic technology. The growth characteristics of ferroelectric domains, the synthesis of the photocatalysts with single-domain and the enhancement mechanism of internal electric field intensity become the key problems that need to be solved. However, these aspects have not been studied extensively enough. Therefore, this project aims to: synthesize and characterize a series of novel BaTiO3 photocatalysts with different microstructures; study the growth characteristics of the ferroelectric domains; explore the approach of BaTiO3 with single-domain by adjusting the temperature, controlling the PH value, changing dopant ions, optimizing the growth method, the sintered process and so on; study the possible approach to control the polar domains by inducing structural aberrations; enhance the internal electric field intensity in photocatalysts by optimizing the microscopic factors; analyze the results of photo-induced degradation of organics by BaTiO3 and the regulation mechanism of ferroelectric domains on the photocatalytic properties of the semiconductors. This project will physically and chemically reveal the nature of the improvement of the performances in polar semiconductors in view of domain structure, provide the theoretical basis and guide further researches on novel polar semiconductors.

英文关键词: Polar semiconductors;BaTiO3;Ferroelectric domains;Photocatalysis;Charge carriers separation

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