基本信息
- 項目名稱：
- 溶膠-凝膠法制備新型納米混晶TiO2包覆上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料光催化劑（Er3+:YAlO3/TiO2）及利
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 自然科學類學術(shù)論文
- 簡介：
- 合成了一種新型含有稀土金屬Er的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料（Er3+:YAlO3）。采用超聲波分散的方法制備出了納米TiO2包覆上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可見光光催化劑
- 詳細介紹：
- 合成了一種新型含有稀土金屬Er的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料（Er3+:YAlO3），此上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在488 nm可見光的激發(fā)下，產(chǎn)生了5個波長均小于387 nm的上轉(zhuǎn)換紫外發(fā)射峰。采用超聲波分散的方法制備出了納米TiO2包覆上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可見光光催化劑。以酸性紅B為研究對象，研究了光催化劑在（三基色燈下發(fā)出的）可見光照射下的催化降解性能，并與未摻雜的納米TiO2粉末的催化性能進行了對比。實驗結(jié)果表明作為摻雜成分的上轉(zhuǎn)光劑可有效地將可見光轉(zhuǎn)化為紫外光并被納米TiO2粉末吸收利用，其中380 nm轉(zhuǎn)光效率為0.78 %。紫外光譜和離子色譜表明，在可見光照射8.0 h后降解率達95 %以上，高于未摻雜納米TiO2的48 %，酸性紅B降解后生成的Cl- 和NO3-作為一種無機離子進入溶液中。所有結(jié)果表明，納米TiO2包覆上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料光催化劑是一種有效利用可見光的催化劑，為未來利用太陽光處理工業(yè)廢水開辟了道路。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：提高太陽能在發(fā)電、制氫、降解塑料方面的利用率 基本思路：在太陽能向化學能轉(zhuǎn)化的利用中，現(xiàn)有的催化材料只能吸收紫外光，而紫外光在太陽光中占有的比率很小，所以我們研發(fā)出可以使可見光轉(zhuǎn)化成紫外光的光催化材料，以提高太陽能的利用率
科學性、先進性及獨特之處
- 當今世界面臨著能源危機，開發(fā)新能源是全世界矚目的課題。經(jīng)過醞釀準備，在院系領導和有關部門的支持下，我組開展了提高太陽能利用率的實驗研究。通過對光轉(zhuǎn)化材料的深入研究，并對國內(nèi)外同類課題文獻資料進行分析和整理，以此完善了我們的科研成果，。作品科學地分為前言、實驗部分和實驗結(jié)果討論三部分，使作品更具科學性、先進性、實用性和獨特性。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 這種能將可見光轉(zhuǎn)化成紫外光的材料利用我國豐富的稀土資源鉺制成，與二氧化鈦包復后，大大提高了對太陽光的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約了在此方面應用的成本。此材料的成功研發(fā)為太陽能在降解有機物、淡化海水、制氫方面的利用解決了一大難題，為未來太陽能的廣泛利用開拓出更為可觀的前景
學術(shù)論文摘要
- 合成了一種新型含有稀土金屬Er的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料（Er3+:YAlO3）。采用超聲波分散的方法制備出了納米TiO2包覆上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可見光光催化劑。以酸性紅B為研究對象，研究了光催化劑在（三基色燈下發(fā)出的）可見光照射下的催化降解性能，并與未摻雜的納米TiO2粉末的催化性能進行了對比。實驗結(jié)果表明作為摻雜成分的上轉(zhuǎn)光劑可有效地將可見光轉(zhuǎn)化為紫外光并被納米TiO2粉末吸收利用，其中380 nm轉(zhuǎn)光效率為0.78 %。紫外光譜和離子色譜表明，在可見光照射8.0 h后降解率達95 %以上，高于未摻雜納米TiO2的48 %，酸性紅B降解后生成的Cl- 和NO3-作為一種無機離子進入溶液中。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 成功
參考文獻
- [1] Heller A. Chemistry and applications of photocatalytic oxidation of thin organic films[J]. Acc Chem Res, 1995, 28：503－508. 由于字數(shù)限制，其他請見正文
同類課題研究水平概述
- 隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和生活水平的提高，人們在追求更加舒適的居住環(huán)境的同時，也在消耗著越來越多的能源。據(jù)文獻[1]、[2]報道，在發(fā)達國家，建筑能耗約占總能耗的40％，在我國，這一比例為25％左右，居各種能耗首位，其中50％以上消耗在冬季采暖和夏季制冷空調(diào)上。隨著世界范圍內(nèi)能源供應緊張狀況日益加劇，能源將成為制約各國經(jīng)濟的主要因素。為此，我國提出了社會經(jīng)濟和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，建設節(jié)約型社會，在實現(xiàn)國民經(jīng)濟快速發(fā)展的同時努力降低單位GDP的能源消耗。而建筑行業(yè)作為耗能大戶，節(jié)能潛力巨大，大力發(fā)展和推廣外墻保溫、太陽能光熱和光電、地源熱泵、熱管和相變蓄熱材料等新型建筑節(jié)能技術(shù)，在不斷提高人們居住環(huán)境舒適度的同時，降低建筑耗能總量，有效緩解能源的供需矛盾，既具有實際經(jīng)濟意義，又具有重要的社會意義和環(huán)保價值。 太陽能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應用領域也越來越廣泛。據(jù)統(tǒng)計，我國2/3以上國土面積的年日照時間在2200h以上，年輻射總量在502萬kJ/m2以上，為太陽能的利用創(chuàng)造了豐富的資源和有利條件。根據(jù)太陽能的特點和實際應用的需要，目前在建筑節(jié)能方面的應用可分為光電轉(zhuǎn)換和和光熱轉(zhuǎn)換兩種形式。 限于太陽能電池本身的光譜響應特性,其只能利用入射光譜中的低頻部分光子,造成了光能的損失,因而轉(zhuǎn)化效率較低。為此在電池的上表面引入轉(zhuǎn)光層,其中包含的轉(zhuǎn)光材料首先吸收電池光譜響應較差的短波長光子(一般300～500nm),再發(fā)射出光譜響應性好的波長較長的光子,提高電池的光譜響應性,進而提高太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率。近年來,隨著轉(zhuǎn)光材料的豐富和性能的提高,應用轉(zhuǎn)光層來提高太陽能電池效率的研究取得了顯著的成果,但是距離其工業(yè)化應用仍有很多難題亟待解決。
