等离子体化学气相沉积制备负载型 TiO2光催化剂的 研究 TiO 2 光催化剂在能源领域(光催化分解水制氢)和环境领域(消除化学污染物、抗菌)展现了诱人的应用前景。其实用化必须解决的一个关键问题是制备出高性能的负载型 TiO 2 光催化剂。负载型 TiO 2 光催化剂的制备方法主要分为液相法和气相法两大类。液相法多采用溶胶 - 凝胶技术,其工艺繁琐且需高温焙烧。气相法主要是利用化学气相沉积( CVD )、等离子体化学气相沉积( PCVD )、反应性溅射技术,但现有工作一般需在低气压下、或需高温焙烧、或需较高基片温度。为克服这些问题,我们在国家自然科学基金( 50177003 )“ 大气压下介质阻挡放电制备负载型纳米 TiO 2 催化剂” 资助下,在大气压和低温下,在国际上首次开展介质阻挡放电等离子体化学气相沉积制备负载型纳米 TiO 2 光催化剂的研究,并已成功制备出高活性的负载型 TiO 2 / g -Al 2 O 3 光催化剂 和 尺度均一( 20-25 nm ) 的 纳米球状粒子组成的 TiO 2 光催化薄膜 。
· 介质阻挡放电等离子体制备类金刚石膜的研究
介质阻挡放电等离子体沉积制膜具有放电装置简单、大面积成膜、能耗低及气体耗量小等优点。我们分别在大气压和低气压下利用介质阻挡放电成功地制备出含氢类金刚石 (DLC) 薄膜,并在国际上首次利用分子束质谱对其沉积过程进行了原位诊断,发现烃类离子物种对沉积形成类金刚石膜起着重要作用。该工作获国家自然科学重点基金 (19835030) “低气压等离子体合成功能薄膜的部分机理研究”分课题“介质阻挡放电沉积类金刚石膜及其机理研究”、国家自然科学面上基金( 50002002 )“ 高气压下介质阻挡放电沉积类金刚石膜研究” 资助。
· 化学法制备纳米级过渡金属氮化物的研究
当粒子尺寸进入纳米量级( 1-100 nm)时,其本身具有量子尺寸效应,小尺寸效应和表面效应,因而展现出许多与体相物质不同的化学性质。特别是纳米粒子的比表面大,表面键态和电子态与体相不同,表面原子配位不饱和等导致表面活性位显著增加,这些性质使得纳米材料在催化领域具有广阔的应用前景,纳米催化也成为这一领域的热点课题。
过渡金属氮化物中由于 N原子在金属晶格中的嵌入,金属原子间距(a0 )增大, d带便窄,过渡金属氮化物表现出与贵金属催化剂相似的电子结构。特别是在CO加氢,合成氨,加氢脱硫和加氢脱氮的反应中,过渡金属氮化物有着与贵金属催化剂非常相近的催化性质,所以用过渡金属氮化物替代贵金属在多相催化反应中的应用越来越受到人们的关注。在国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2004AA649180)以及辽宁省自然科学基金(博士启动)的资助下,我们开展了纳米级过渡金属氮化物的合成及其在NO催化还原反应中的应用研究, 开发双过渡金属氮化物及负载型单、双过渡金属氮化物为催化剂,将其应用于 NO还原反应中,考察它们在不同还原剂体系中的反应性能,研究反应历程;并通过对过渡金属氮化物电子结构的研究,揭示其与贵金属催化剂相似化学性质的微观本质。 |