[01102383]高性能纳米催化剂的可控合成与应用

申报项目属催化化学及材料科学领域。催化科学对解决能源和环境污染问题起着极其重要的作用，催化科学与技术的核心是催化剂，催化科学的创新主要体现在催化材料的创新。该项目在高性能的金属氧化物、硫化物和贵金属等催化新材料的设计、可控制备及其在环境污染物处理等方面的应用研究取得了创新性的研究成果，主要内容如下：1.通过对介孔材料前驱体配体的有效设计，首次将纳米金原位植入介孔材料孔壁合成了高活性的稳定纳米催化剂,该类催化剂在烷烃和醇的选择性氧化等反应中表现出优异的催化性能，为有效的制备稳定的纳米金催化剂提供了新方法。2.使用简单的无模板剂的方法制备了一系列金属氧化物和硫化物纳米片，这些纳米片的主要暴露面为一些高活性晶面，课题组能有效的控制晶面的定向生长和纳米片的厚度，该类材料在水和空气中有机污染物的光催化去除方面显示出优良的性能；并通过自组装、复合或掺杂、负载贵金属纳米颗粒等方法进一步提高了其光催化性能。其中钛酸铋纳米材料制备发明专利已获转让，中试产品性能指标优于国家标准。相关工作被Chemistry World和Physorg分别给予报道。3.发明了一种制备金属硫化物空心球的通用方法。该方法所使用的谷胱甘肽既作为硫源，同时也在加热分解过程中提供气泡作为制备空心球的模板剂。以制备CdS、ZnS、CuS和Bi<,2>S<,3>为例，验证了该方法的通用性。CdS空心球在可见光区具有很高的光催化活性，是一种性能优良的可见光光催化剂。课题组发现空心球的特殊结构(高比表面和多孔性)是致使其高效光催化活性的主要原因。20篇论文发表在J.Am.Chem.Soc.,Environ.Sci.Technol.,Appl.Catal.B等权威期刊上，被SCI引用498次，他引405次，单篇SCI他引最高48次，获中国发明专利1项，其中一项已转让并完成中试，中试产品性能优于国家标准。项目研究成果对研究和开发高分散、高活性和高稳定性的纳米金催化剂和形貌、结构可控氧化物与硫化物催化材料具有理论和实际意义。