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基本信息

項(xiàng)目名稱：
CVD法制備CNT/TiO2見光催化材料
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
用CVD法對(duì)TiO2進(jìn)行修飾，使其和CNT進(jìn)行復(fù)合，從而使其可以吸收可見光進(jìn)行光催化反應(yīng)，對(duì)難降解的有機(jī)物進(jìn)行處理。
詳細(xì)介紹：
非金屬摻雜會(huì)使TiO2在不降低量子效率和熱穩(wěn)定性的前提下，具有良好的可見光響應(yīng)。其中非金屬N的摻雜能夠明顯增強(qiáng)TiO2的可見光吸收和光催化活性；而C摻雜TiO2在可見光區(qū)域的光催化活性更是高達(dá)N摻雜TiO2光催化活性的5倍。另有報(bào)道，半導(dǎo)體復(fù)合是提高光催化反應(yīng)效率的有效手段，其中CNT/ TiO2復(fù)合材料具有很好的發(fā)展前景。但是，盡管CNT/ TiO2復(fù)合材料在光催化降解有機(jī)污染物方面，取得了非常好的效果，由于現(xiàn)有的CNT/TiO2復(fù)合體系大部分是采用分散包覆的方式，這樣會(huì)使碳納米管和TiO2不能緊密結(jié)合，從而大大減弱二者的協(xié)同作用。同時(shí)，上述CNT/ TiO2復(fù)合材料的可見光光催化性能較差，體現(xiàn)了單一改性方法的局限性，亟需結(jié)合其他改性方法，發(fā)揮協(xié)同作用，共同提高光催化材料對(duì)太陽(yáng)能的利用率。

作品圖片

  • CVD法制備CNT/TiO2見光催化材料
  • CVD法制備CNT/TiO2見光催化材料

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

設(shè)計(jì)目的：使TiO2可以吸收可見光進(jìn)行光催化反應(yīng)。 基本思路：通過CVD法在TiO2表面復(fù)合CNT，改善光催化量子效率；CVD過程實(shí)現(xiàn)C摻雜，使TiO2吸收邊擴(kuò)展到可見光區(qū)域。 創(chuàng)新點(diǎn)：1、借助溶膠-凝膠工藝，結(jié)合CVD法制備CNT/TiO2，使其復(fù)合更緊密均勻； 2、充分發(fā)揮CNT復(fù)合和C摻雜的作用，使TiO2的光譜響應(yīng)區(qū)間擴(kuò)展到可見光區(qū)域。

科學(xué)性、先進(jìn)性

科學(xué)性與先進(jìn)性：TiO2光催化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨的最主要的技術(shù)問題是光催化量子效率低和對(duì)太陽(yáng)光譜的吸收區(qū)間較窄。 通過CVD法制備的CNT/TiO2材料，可以利用CNT特有的良好的性質(zhì)，增加光催化反應(yīng)的量子效率；同時(shí)，CVD過程可實(shí)現(xiàn)C摻雜，能夠使TiO2的光吸收區(qū)間擴(kuò)展到可見光區(qū)域。本研究的設(shè)計(jì)方案能夠用科學(xué)的理論解釋，制備的CNT/TiO2光催化材料，其光催化性能可以通過科學(xué)的實(shí)驗(yàn)（亞甲基藍(lán)光降解實(shí)驗(yàn)）來證明，因此具有科學(xué)性與先進(jìn)性。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品 、圖片

使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

環(huán)境污染與能源危機(jī)是本世紀(jì)人類社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展的潛在威脅，本作品在不追加額外能耗的前提下，利用最理想的清潔能源——太陽(yáng)能，借助半導(dǎo)體的光催化特性，解決嚴(yán)重阻礙現(xiàn)代化進(jìn)程的環(huán)境污染問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。本作品與社會(huì)生活及發(fā)展息息相關(guān)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

同類課題研究水平概述

隨著工業(yè)“三廢”排放的急劇增加，環(huán)境污染給人類生存和發(fā)展帶來了空前的威脅。并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，越來越多的新型有機(jī)物依靠傳統(tǒng)方法難以徹底降解、礦化，亟需為這些難降解有機(jī)物尋求一種行之有效的降解方法。 自從1972年發(fā)現(xiàn)TiO2材料的Honda-Fujishima效應(yīng)以來，以TiO2為代表的半導(dǎo)體光催化材料的研究取得了迅速發(fā)展。到了1977年，F(xiàn)rank等將此技術(shù)應(yīng)用于污染物在水體系中的降解并取得突破性進(jìn)展，進(jìn)而為光催化氧化技術(shù)在污染治理方面的應(yīng)用做出成功典范并引領(lǐng)出此嶄新的研究領(lǐng)域。 由于TiO2的禁帶寬度（銳鈦礦Eg＝3.2 eV）較寬，只能利用波長(zhǎng)小于380 nm的紫外光進(jìn)行光催化反應(yīng)。而照射到地球表面的太陽(yáng)光譜中，紫外光只占一小部分（約占3-5%），而不能利用的可見光約占45%。因此，如果能夠使TiO2的光響應(yīng)發(fā)生紅移，由紫外區(qū)域擴(kuò)展到可見光區(qū)域，對(duì)于提高材料的光催化效率和太陽(yáng)能利用效率將具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。 近年來的研究結(jié)果表明，非金屬摻雜會(huì)使TiO2在不降低量子效率和熱穩(wěn)定性的前提下，具有良好的可見光響應(yīng)。其中非金屬N的摻雜能夠明顯增強(qiáng)TiO2的可見光吸收和光催化活性；而C摻雜TiO2在可見光區(qū)域的光催化活性更是高達(dá)N摻雜TiO2光催化活性的5倍。另有報(bào)道，半導(dǎo)體復(fù)合是提高光催化反應(yīng)效率的有效手段，其中CNT/ TiO2復(fù)合材料具有很好的發(fā)展前景。但是，盡管CNT/ TiO2復(fù)合材料在光催化降解有機(jī)污染物方面，取得了非常好的效果，由于現(xiàn)有的CNT/TiO2復(fù)合體系大部分是采用分散包覆的方式，這樣會(huì)使碳納米管和TiO2不能緊密結(jié)合，從而大大減弱二者的協(xié)同作用。同時(shí)，上述CNT/ TiO2復(fù)合材料的可見光光催化性能較差，體現(xiàn)了單一改性方法的局限性，亟需結(jié)合其他改性方法，發(fā)揮協(xié)同作用，共同提高光催化材料對(duì)太陽(yáng)能的利用率。
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