《光催化能源材料的制备及光电性能研究》

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项目属能源和环境领域。

光催化技术因其在解决能源与环境问题方面的潜在应用,受到了世界各国科学家们的关注。然而,光催化材料的光谱响应范围窄和载流子分离效率低的问题严重制约了实际的应用。在1项973计划前期研究专项、3项国家基金,多项省部级重点基金项目的持续资助下,围绕光催化能源材料中的关键科学问题,在光催化能源材料的设计与制备、光电转换性能和光催化降解污染物等方面开展了系统性的研究,取得了如下的科学发现:

1.设计由纳米单晶构建而成的不同形貌微/纳分等级结构ZnO、Bi2O3半导体材料,发现其具有很大比表面积;而且这种初级结构单元相互交错,为光生电子提供了直接的传输途径。

2.制备了TiO2空心球、TiO2纳米片、海绵状TiO2等不同形貌TiO2微/纳分等级结构能源材料,率先将此类材料用于太阳能电池,实现双层复合薄膜光电极的设计及其在染料敏化太阳能电池中的极好应用前景。

3.采用新颖的电泳沉积自组装技术制备一维TiO2纳米有序晶膜,提出了有序阵列的形成机理,实现该有序晶膜在光催化降解污染物、太阳能电池等领域的应用。

4.以石墨为原料,采用氧化-还原法首先制备大比表面积氧化石墨烯固体,为石墨烯对电极的制备及太阳能电池领域中的应用提供了研究基础。

该项目成果得到国际学术界的高度评价与跟进,使该团队在光催化能源材料领域的研究水平部分方向上处于领先地位,已在J. Mater. Chem.等重要学术期刊上发表了一系列高水平的SCI论文,得到美国科学院院士Aksay, Ilhan A.、中国科学院沈阳材料科学国家实验室的成会明院士、韩国首尔国立大学Jang Jyongsik教授(韩国化学工业工程协会主席)、武汉理工大学余家国教授(高被引学者,杰青)等正面引用和评价,8篇代表性论文SCI他引445次,其中单篇他引最高达130次,并遴选为J. Mater. Chem.热点论文。

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