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基本信息

項(xiàng)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
簡(jiǎn)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(xì)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(gè)波長(zhǎng)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(duì)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(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)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(dá)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(wú)機(jī)離子進(jìn)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(yáng)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(yáng)能在發(fā)電、制氫、降解塑料方面的利用率 基本思路：在太陽(yáng)能向化學(xué)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(yáng)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(yáng)能的利用率

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

當(dāng)今世界面臨著能源危機(jī)，開發(fā)新能源是全世界矚目的課題。經(jīng)過醞釀準(zhǔn)備，在院系領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門的支持下，我組開展了提高太陽(yáng)能利用率的實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)光轉(zhuǎn)化材料的深入研究，并對(duì)國(guó)內(nèi)外同類課題文獻(xiàn)資料進(jìn)行分析和整理，以此完善了我們的科研成果，。作品科學(xué)地分為前言、實(shí)驗(yàn)部分和實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論三部分，使作品更具科學(xué)性、先進(jìn)性、實(shí)用性和獨(dú)特性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

這種能將可見光轉(zhuǎn)化成紫外光的材料利用我國(guó)豐富的稀土資源鉺制成，與二氧化鈦包復(fù)后，大大提高了對(duì)太陽(yáng)光的轉(zhuǎn)化率，從而節(jié)約了在此方面應(yīng)用的成本。此材料的成功研發(fā)為太陽(yáng)能在降解有機(jī)物、淡化海水、制氫方面的利用解決了一大難題，為未來太陽(yáng)能的廣泛利用開拓出更為可觀的前景

學(xué)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(duì)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(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)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(dá)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(wú)機(jī)離子進(jìn)入溶液中。

獲獎(jiǎng)情況

無(wú)

鑒定結(jié)果

成功

參考文獻(xiàn)

[1] Heller A. Chemistry and applications of photocatalytic oxidation of thin organic films[J]. Acc Chem Res, 1995, 28：503－508. 由于字?jǐn)?shù)限制，其他請(qǐng)見正文

同類課題研究水平概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們?cè)谧非蟾邮孢m的居住環(huán)境的同時(shí)，也在消耗著越來越多的能源。據(jù)文獻(xiàn)[1]、[2]報(bào)道，在發(fā)達(dá)國(guó)家，建筑能耗約占總能耗的40％，在我國(guó)，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(yīng)緊張狀況日益加劇，能源將成為制約各國(guó)經(jīng)濟(jì)的主要因素。為此，我國(guó)提出了社會(huì)經(jīng)濟(jì)和能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，在實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)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(yáng)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(shí)，降低建筑耗能總量，有效緩解能源的供需矛盾，既具有實(shí)際經(jīng)濟(jì)意義，又具有重要的社會(huì)意義和環(huán)保價(jià)值。 　　太陽(yáng)能作為清潔的可再生能源，越來越受到人們的重視，應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2/3以上國(guó)土面積的年日照時(shí)間在2200h以上，年輻射總量在502萬(wàn)kJ/m2以上，為太陽(yáng)能的利用創(chuàng)造了豐富的資源和有利條件。根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用的需要，目前在建筑節(jié)能方面的應(yīng)用可分為光電轉(zhuǎn)換和和光熱轉(zhuǎn)換兩種形式。 限于太陽(yáng)能電池本身的光譜響應(yīng)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(yīng)較差的短波長(zhǎng)光子(一般300～500nm),再發(fā)射出光譜響應(yīng)性好的波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光子,提高電池的光譜響應(yīng)性,進(jìn)而提高太陽(yáng)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(yīng)用轉(zhuǎn)光層來提高太陽(yáng)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(yīng)用仍有很多難題亟待解決。
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