基本信息
- 項目名稱：
- CVD法制備CNT/TiO2見光催化材料
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 用CVD法對TiO2進行修飾，使其和CNT進行復(fù)合，從而使其可以吸收可見光進行光催化反應(yīng)，對難降解的有機物進行處理。
- 詳細介紹：
- 非金屬摻雜會使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N摻雜TiO2光催化活性的5倍。另有報道，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，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太陽能的利用率。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計目的：使TiO2可以吸收可見光進行光催化反應(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過程實現(xiàn)C摻雜，使TiO2吸收邊擴展到可見光區(qū)域。 創(chuàng)新點：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)間擴展到可見光區(qū)域。
科學(xué)性、先進性
- 科學(xué)性與先進性：TiO2光催化技術(shù)在實際應(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太陽光譜的吸收區(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，CVD過程可實現(xiàn)C摻雜，能夠使TiO2的光吸收區(qū)間擴展到可見光區(qū)域。本研究的設(shè)計方案能夠用科學(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)的實驗（亞甲基藍光降解實驗）來證明，因此具有科學(xué)性與先進性。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 環(huán)境污染與能源危機是本世紀人類社會進步與發(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——太陽能，借助半導(dǎo)體的光催化特性，解決嚴重阻礙現(xiàn)代化進程的環(huán)境污染問題，具有廣闊的應(yīng)用前景。本作品與社會生活及發(fā)展息息相關(guān)，具有重要的實際應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義。
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)代化進程的推進，越來越多的新型有機物依靠傳統(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展，進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，只能利用波長小于380 nm的紫外光進行光催化反應(yīng)。而照射到地球表面的太陽光譜中，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)域擴展到可見光區(qū)域，對于提高材料的光催化效率和太陽能利用效率將具有極為重要的現(xiàn)實意義。 近年來的研究結(jié)果表明，非金屬摻雜會使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N摻雜TiO2光催化活性的5倍。另有報道，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，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太陽能的利用率。
