[01619421]制氢光催化反应体系与光催化剂材料的研究

能源是人类社会可持续发展的基础。氢能是一种可再生清洁能源，利用太阳能和廉价的水光催化制氢是最有前途的制氢方法之一。光催化分解水普遍存在效率低的问题。在反应体系加入电子给体作为牺牲剂是有效提高光催化制氢效率的方法之一。在光催化制氢反应体系加入电子给体为牺牲剂，制氢的成本必须要考虑。选择价廉易得电子给体是非常重要的。水中许多有机污染物和有机废物是良好的电子给体，该项目首次提出污染物降解和制氢偶合的新观点，以实现消除污染和制氢的双重目标。制备高效、稳定光催化剂材料是光催化制氢走向实用化的基础。通过催化剂制备方法和作用机理研究，具有重要的理论意义和实际应用前景。虽然国内外有许多这方面的研究报道，但催化剂制备理论和作用机理研究尚不十分深入。硫化物是一类活性较好的可见光制氢催化剂，但稳定性较差、活性有待提高；染料敏化能扩展宽禁带半导体光催化剂吸收范围，提高对太阳能的应用。该项目对金属离子单掺、金属离子和非金属离子双掺TiO<,2>的制备方法和作用机理进行了深入研究，对硫化物光催化剂制备、改性与光刻蚀机理等进行了深入探讨，并开展了催化剂半导体掺杂与金属离子修饰后的敏化，提高了催化可见光活性。通过该课题研究，取得了一些有意义的创新结果：1)首次提出光催化制氢与污染物降解相结合的思想，对单组分、多组分污染物体系反应规律有了较全面的认识，提出吸附动力学模型，深入认识了作用机理。证明了能同时实现污染物降解与制氢双重目标；生物质制氢也是可行的，这对于解决课题组面临的能源和环境问题具有重要意义。2)光催化剂材料制备方法对光催化剂的性质有很大的影响，采用合适的方法可显著提高光催化活性，通过作用机理研究，提出了金属离子掺杂方法理论，光腐蚀控制缺陷理论，为进一步研制新的光催化剂提供了理论基础，具有重要的科学价值和应用前景。