[00934271]杂多酸基新型光催化纳米材料

新能源开发被列为今后五十年人类面临十大问题之首要问题。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，因而成为新能源开发的重点。高效光催化材料是太阳能开发必须重点解决问题之一。围绕高效光催化材料研发的关键科学问题，课题组以杂多酸为基体开展插层型、掺杂型和负载型等新型光催化材料研究，获得一系列创新性成果。项目属太阳能利用技术和功能新材料领域的应用基础研究。主要发现点包括：①选择层状铌镧酸、铌钽钙酸等杂多酸为基体，氧化铁、硫化镉等为客体，采用固相反应、离子交换、层间膨胀、层间插入、水热反应、光热固化、水热—聚合物法等软化学连续方法，研制出铌镧酸、铌钽钙酸2个系列13种插层型杂多酸光催化材料，其光催化效能达到或超过国际上同类样品水平，其中H2Ca4Ta2Nb4O20的光催化制氢产率达到232cm<'3>/gh；在同样条件下，常规二氧化钛(P25)的光催化制氢产率为3cm<'3>/gh，具有显著的创新性和先进性。②以各种杂多酸为基体，采用水热、离子交换等方法进行离子、金属、非金属掺杂，研制6种掺杂型杂多酸光催化材料，H0.5La0.5Ca1.5Nb3O10/Pt的光催化制氢产率达到169cm<'3>/gh，光催化效果超过常规二氧化钛(P25)50多倍，具有显著创新性和先进性。③以杂多酸和天然沸石等为基体，负载二氧化钛、氧化铁等半导体，通过溶胶凝胶、水热等软化学方法制备光催化降解材料，通过负载显著提升了半导体的催化活性，具备先进性。④以铌镧酸、铌钽钙酸等杂多酸为基体的插层型、掺杂型和负载型光催化剂研究尚不多见，为光催化材料的研发提供了一条新途经。采用的软化学连续方法制备具有产品可控、产率高、容易实现等优点，提出催化剂前驱体超分子簇合物的形成机理和结构模型，揭示纳米催化剂的基体和客体的相互作用机制，阐明了杂多酸基光催化材料的催化机理，为这类新型光催化材料的开发提供了理论依据，具备科学性和系统性。研究结果系统解决杂多酸基光催化材料研制中的基础性、关键性科学问题，研制一系列性能良好的光催化新材料，具有显著创新性。研究结果深化和拓展了对光催化领域科学问题的认识，推动纳米科学、光化学、胶体和界面等学科发展，具有重要科学意义。已在国际专业刊物JPhysChemC、InternatJHydrogenEnergy、SolarEnergyMater&SolarCells等发表论文60篇，其中被SCI收录26篇，被EI收录34篇，IF>2论文20篇，一区论文8篇，二区论文7篇，被国内外正面他引用371次，单篇最高引用89次，引文包括ChemRev、AdvMater、AdvFunctMater、JPhotochemPhotobioC等高影响因子学术刊物。多次受邀请作为上述刊物的特约审稿人，出席重要的国际专业学术会议并作大会邀请报告，提升中国光催化材料研究在国际上的地位。