《纳米碳基-半导体杂化材料的制备及其能源环境光催化应用》

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能源和环境一直是影响人类社会可持续发展的两个重要因素。光催化技术在过去二十年里引起了人们的广泛关注,研究表明光催化技术能够利用太阳能实现氢能源的生产以及污染物的消除。针对常见半导体光催化材料带隙宽和光量子产率低的问题,该项目利用新型碳材料对半导体材料进行杂化,调控杂化材料的结构和功能,探索碳基-半导体杂化材料的合成与性质,结构与功能的内在关系并应用于绿色能源和环境净化等领域,深入研究取得的研究成果主要包括以下几个方面:

1.通过新型富勒碳材料与半导体材料的杂化,在提高可见光吸收效率的同时,通过构筑浅势捕获阱抑制光生载流子的符合,提高量子产率,在降解有机污染物方面表现出了明显优于传统半导体材料的性能。

2.从提高半导体光催化材料对可见光利用率的角度,利用碳元素掺杂和多壁碳纳米管的复合,获得了一些可见光响应、高效的光-能转换体系,这些体系在光催化制氢和降解微囊藻毒素等方面表现出了优异的性能。

3.在环境污染治理的应用中,揭示了底物浓度以及底物吸附状态与其光催化降解反应路线的关系,揭示了光催化降解有机污染物过程中选择性降解和非选择性降解的调控因子。

该项目研究期间(2007年1月1日-2015年12月20日)在SCI期刊发表相关论文18篇,8篇代表性论文的总他引478次,SCI他引385次(单篇最高100次),平均IF为4.87。此外,还获发明专利1项、获湖北省优秀博士学位论文1篇、湖北省优秀硕士学位论文1篇、湖北省自然科学优秀论文二等奖1项。该项目的完成不仅对推动材料科学和化学学科的发展具有重要的理论价值,而且在新材料和环境污染治理等领域也有广阔的应用前景,受到了国内外同行的广泛关注。

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