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我校李宗寶教授在TiO2光催化劑改性方面取得階段性成果
日期:2017-04-10  發布人:[db:作者]  瀏覽量:1505
    隨著城市人口的高速增長和工農業生產和社會經濟的不斷發展,給人們帶來豐厚物質財富,同時大量環境污染物,尤其有毒氣體的排放給人們生活和健康所帶來的威脅也日益明顯。2013年,霧霾成為年度關鍵詞,報道顯示,在中國最大的500個城市中,只有不到1%的城市達到世界衛生組織推薦的空氣質量標準,且世界上污染最嚴重的10個城市有7個在中國。霧霾天氣給氣候、環境、健康、經濟等方面造成顯著的負面影響。其危害主要有引起城市大氣酸雨、光化學煙霧,導致大氣能見度下降,阻礙空中、水面和陸地交通,提高死亡率、使慢性病加劇、使呼吸系統及心臟系統疾病惡化,改變肺功能及結構、影響生殖能力、改變人體的免疫系統等。由于有環境友好性較佳、過程可控、綠色無污染等優良特性,光催化氧化法受到人們的青睞,新型光催化劑的制備與研究亦受到人們的普遍關注。光催化材料在新能源與環境領域中起到重要的應用前景,尤其二氧化鈦(TiO2)在光催化氧化領域的表現日益突出。然而由于其禁帶寬度較大的缺陷,使其對可見光的響應較弱。因此如何改性TiO2從而提高其對可見光的響應成為目前研究的重點。目前國際上通用的改性方法主要由:元素摻雜改性、半導體復合改性、貴金屬表面沉積改性及有機-無機包覆改性等方法。其中,元素摻雜改性方法由于制備簡單、對設備的條件要求較低等特點成為改性研究的重點。目前摻雜改性主要采用溶膠凝膠法進行,該方法存在制備量少、工藝把控及可重現性差等缺點,制約其從實驗室合成向實際工業生產的轉化;貴金屬沉積方法,主要采用Ag、Au、Pt等貴金屬納米晶沉積在二氧化鈦表面,從而形成穩定的催化反應中心,從而提高其催化活性。但若實際合成中采用大量的貴金屬,必將造成合成成本的居高不下、不利于其工業應用推廣。
    針對上述主要技術難度,李宗寶教授分析金屬摻雜和貴金屬沉積改性兩種方法的優缺點,在理論計算的基礎上成功實現了采用浸漬法實現過渡金屬元素對TiO2表面的改性合成。實驗證明,其對甲基橙的光催化效率是P25的2-3倍、Ag/TiO2的2倍,成為一種有效的改性合成方法。該方法主要采用工業合成的純二氧化鈦為原料,通過一步浸漬法并通過低溫煅燒方式,實現過渡金屬元素在材料表面的沉積復合。通過實驗發現,過渡金屬Fe沉積TiO2表面,將對溫室氣體NxO和CO具有較好的催化性能,使其一步催化還原為N2和CO2。金屬釩的沉積改性研究發現,V的表面沉積利于VO3相的形成,從而在材料表面形成催化活性基團,利于對硫氧化物和氮氧化物的催化降解。該合成方法可以通過過渡金屬摻雜替代貴金屬摻雜,利于降低合成成本;通過表面沉積合成方法能夠克服溶膠凝膠法的合成缺點,滿足工業化生產需求。相關的成果已發表在RSC advance,Journal of molecular structure, Canadian journal of physic, 物理學報,中山大學學報(自然科學版)等高水平雜志上,論文它引次數達10多次。并申請發明專利1項,申請號:201510869040.4。
                                                       
 
個人簡介:
我校李宗寶教授在TiO2光催化劑改性方面取得階段性成果
    李宗寶,(1982-),教授,湖南科技大學和貴州大學碩士專業學位研究生校外指導教師,貴州省千層次人才,銅仁學院重點學科帶頭人,銅仁學院學術帶頭人,主要從事環境友好型功能材料改性制備和生物質資源綜合利用與開發研究方面的研究。主持完成目前主持和完成地廳級及以上科學研究項目10余項,近5年發表論文30余篇,其中被EI、SCI收錄17篇,核心10篇。申請發明專利6項,獲批2項。

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