【文章內(nèi)容簡介】 劑，從而實現(xiàn)半導體光催化劑粉末向多孔大顆粒狀轉(zhuǎn)化，以利光催化劑最終固定化的實現(xiàn) 利用水熱法合成透明塊狀或粒狀二氧化硅氣凝膠擔載 TiO2 類和CdS 類可見光催化劑，以研究納米孔道的定域效應對催化 性能的影響，并初步實現(xiàn)催化劑的顆粒固定化；考察合成條件（如組成、溫度、時間等）對產(chǎn)氫性能影響；合成制備 TiO2 氣凝膠，形成薄層塊狀的固相催化劑，實現(xiàn)催化劑的本體固定化；考察合成條件對催化劑性能的影響；引入 La、 Ni等元素，以期實現(xiàn)可見光催化活性；針對氣凝膠類顆粒光催化劑特性，設計簡單可靠的固定式光催化反應器，用以分析研究催化劑的產(chǎn)氫特性。 分別有一定化學、化工、環(huán)境、熱能工程、物理、無機材料等方面的基本知識和實驗技能，動手能力強 28 郭烈錦 敬登偉 Cr doped 光產(chǎn) 氫光催化劑的優(yōu)化合成及產(chǎn)氫性能研究 2 1 前期實驗首次以水熱法成功合成了 Cr doped 可見光產(chǎn)氫催化劑。通過 Cr 摻雜， 半導體材料的帶隙由 eV 減小到 eV，因此吸收帶邊紅移至可見光區(qū)且具有穩(wěn)定的可見光產(chǎn)氫活性。但是該材料的合成方法和 Cr 摻雜量的尚待進一步優(yōu)化，如反應溫度、反應時間、表面活性劑的有無和種類、溶劑的選擇，尤其是Cr 摻雜量的調(diào)節(jié)。 以 NaOH為礦化劑和 Na 源，采用水熱合成方法 1， 考查不同反應溫度和反應時間對 Cr doped 對產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌及產(chǎn)氫性能的影響 2， 考查表面活性劑的有無和種類、溶劑種類對 Cr doped 對產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌及產(chǎn)氫性能的影響 調(diào)節(jié) Cr 摻雜量，實現(xiàn)對 Cr doped 對可見光的吸收性能和產(chǎn)氫活性的優(yōu)化 分別有一定化學、化工、環(huán)境、熱能工程、物理、無機材料等方面的基本知識和實驗技能，動手能力強 16 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 29 郭烈錦 敬登偉 Cd1xZnxS量子點光催化劑的制備及其可見光分解水產(chǎn)氫性能的研究 2 1 隨著化石能源的日 趨減少以及大量開采和使用所造成的環(huán)境污染，清潔廉價的可再生能源的開發(fā)與利用日益受到世界各國的廣泛關注。這其中，利用太陽能光催化分解水制氫是一條經(jīng)濟、清潔、簡便且富有前途的制氫途徑，也是當前可再生能源開發(fā)與利用研究中的熱點與難點。量子點由于其在光學方面獨特的性能而被漸漸關注，而Cd1xZnxS 固溶體也因其對半導體能帶結(jié)構(gòu)可以達到連續(xù)調(diào)控的目的，也備受光催化研究的關注。 通過低溫方法合成 Cd1xZnxS固溶體量子點，考察量子點 Cd1xZnxS固溶體光催化產(chǎn)氫性能，（同時將合成的量子點進行后續(xù)處理（水熱，熱 處理等），并考察處理后的光催化劑產(chǎn)氫性能，可以提高對光催化的機理的認識（結(jié)晶度和比表面積的影響） 選做），認知量子效應光催化劑對光催化反應的影響。 分別有一定化學、化工、環(huán)境、熱能工程、物理、無機材料等方面的基本知識和實驗技能，動手能力強 17 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 30 郭烈錦 陳慶云 無機犧牲劑對光催化產(chǎn)氫性能的影響 2 1 在光催化過程中，光生電荷是成對生成的 , 分離轉(zhuǎn)移到表面后 , 分別進行還原與氧化反應，當還原與氧化反應速度不同時 , 達到穩(wěn)態(tài)的速度決定于慢者。對于光催化分解純水產(chǎn)氫產(chǎn)氧的過程中，光生空穴與氫氧根反應產(chǎn)氧的低效 率直接制約著產(chǎn)氫過程。為了提高光催化產(chǎn)氫的性能，我們常常加入犧牲劑以加快光生空穴的消耗速率。所以選取合適的犧牲劑對于光催化產(chǎn)氫有著至關重要的作用。目前常用的高效犧牲劑為 基于硫化鈉等的無機犧牲劑。但是對于其相關理論基礎及其它無機犧牲劑的研究較少。 制備 高效硫化物作為光催化劑 。首先采取最廣泛應用的有效無機犧牲劑 Na2S/Na2SO3進行研究。分析該犧牲劑在光催化中的具體反應過程，通過化學方法分析犧牲劑反應產(chǎn)物。研究采用Na2S/Na2SO3 作為犧牲劑的熱力學基礎，指導篩選其它犧牲劑。通過改變?nèi)芤?pH, 犧牲劑配 比，和犧牲劑的濃度等影響因素分析該犧牲劑對于光催化產(chǎn)氫的動力學影響。進而在研究 Na2S/Na2SO3犧牲劑的基礎上，分析其它無機犧牲劑如： 硫化物與磷酸鹽，碳酸鹽等對光催化產(chǎn)氫過程的影響。 分別有一定化學、化工、環(huán)境、熱能工程、物理、無機材料等方面的基本知識和實驗技能，動手能力強 18 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 31 郭烈錦 郭鵬慧 AB2Nb3O10 型鈮酸鹽層狀催化劑的合成方法、負載改性及產(chǎn)氫性能研究 2 1 層狀結(jié)構(gòu)的化合物由于其自身的優(yōu)點，在光催化劑研究中頗為廣泛，尤其是作為可見光催化劑的載體用以提高光生電子空穴對的分離。通過研究該 類型催化劑以及其他類似結(jié)構(gòu)的催化劑的合成方法及其與多種助催化劑的結(jié)合機理，找出對于光催化分解水來說最佳的助催化劑。 1）考察不同方法（如 PC 法，固相法等）得到的 KCa2Nb3O10 型鈮酸鹽催化劑對催化劑活性的影響；并制備出多種 AB2Nb3O10型的鈮酸鹽催化劑；尋找具有最佳活性的合成方法。 2）考察不同助催化劑（如：加載Pt， Rh2O3， Rh（ OH） 3 等）對AB2Nb3O10 型鈮酸鹽催化劑產(chǎn)氫活性的影響。可以參考應用于K4Nb6O17 的加載方法，看這些方法能否應用于 AB2Nb3O10 型催化劑上，活性如何。 3）以 KCa2Nb3O10 為基礎，考察不同離子摻雜對此類鈮酸鹽催化劑產(chǎn)氫性能的影響。 有一定的化學、材料、物理方面的基本知識和實驗技能，動手能力強，英文閱讀能力強 19 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 32 郭烈錦 郭鵬慧 (Ga1xZnx)(N1xOx)固溶體中 x含量及不同負載對其產(chǎn)氫性能影響的研究 2 1 由 文 獻 調(diào) 研 得 知(Ga1xZnx)(N1xOx)固溶體 有較高的 產(chǎn)氫活性 . 但不同 的GaN,ZnO 比即(Ga1xZnx)(N1xOx)中 X 的改變 ,對 (Ga1xZnx)(N1xOx)的晶體結(jié)構(gòu) ,表面特性 ,紫外可見吸收 ,產(chǎn)氫效果等 ,都有較大的影響 .因此有必要對 X 的量對(Ga1xZnx)(N1xOx)產(chǎn)氫性 能的影響進行研究 .另外不同的貴金屬負載對(Ga1xZnx)(N1xOx)的產(chǎn)氫 性能有決定性的影響作用 ,因此有必要考察不同負載及負載量對其催化性能的影響 . (1) 通過控制加熱 Ga2O3 和 ZnO混合物過程中的氮化時間 ,改變 (Ga1xZn)(N1xOx)中 X 的含量 . 考察 X 含 量 對(Ga1xZn)(N1xOx)固溶體產(chǎn)氫性能的影響 . (2) 考察不同的負載如 Pt, Ru, RuO2, Rh, Cr,及 RhCr 的混合氧化物對 (Ga1xZn)(N1xOx)產(chǎn)氫性能的影響 . (3) 改變第 (2)步發(fā)現(xiàn)的活性最高的負載的量 ,考察不同含量的負載對 (Ga1xZn)(N1xOx)產(chǎn)氫性能的影響。并嘗試解釋原因。 有一定的化學、材料、物理方面的基本知識和實驗技能，動手能力強，英文閱讀能力強 20 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 33 郭烈錦 郭鵬慧 (Ga1xZnx)(N1xOx)固溶體催化劑的不同合成及負載條件對催化劑 反應犧牲劑溶液對的產(chǎn)氫性能的影響研究 2 1 研究分析各種合成和負載參數(shù)及環(huán)境條件下合成及負載的物理，化學反應過程，揭示反應機理，從熱力學和動力學結(jié)合的角度，總結(jié)合成 條件和負載條件對固溶體催化劑對太陽能可見光的吸收和在不同反應犧牲劑體系下的催化產(chǎn)氫性能的影響的規(guī)律。 1. 通過調(diào)研文獻找出具有最高產(chǎn)氫性能時 (Ga1xZnx)(N1xOx)的 x值并制備出催化劑，采用不同方法負載助催化劑 RuO2，并測試在不同負載方法下制備的催化劑的性能。 2. 選出負載后產(chǎn)氫性能最高的催化劑，通過改變反應體系的濃度，PH值，溫度等，測試其產(chǎn)氫性能，考察上述因素對產(chǎn)氫性能之間的關系。 3. 對上述各催化劑進行儀器表征，分析其微觀結(jié)構(gòu)及形貌和產(chǎn)氫性能，機理之間的關系，并對體系溶液的 PH值，濃度，溫度和產(chǎn)氫性 能之間的關系作出合理的解釋。 有一定的化學、材料、物理方面的基本知識和實驗技能，動手能力強，英文閱讀能力強 21 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 34 郭烈錦 郭鵬慧 CdSPAN 復合材料的光催化機理和產(chǎn)氫活性研究 2 1 有機物半導體在光電電池中的研究非常廣泛，主要用于半導體光生載荷子的遷移。而在光催化劑方面的應用中卻鮮見報道。目前無機催化劑的研究已經(jīng)出現(xiàn)了瓶頸，選擇無機催化劑和高分子導電材料的復合有可能成為一個很好的突破口。本課題通過研究其制備方法，催化機理，與其匹配的犧牲劑，從而找出效率最高的復合催化劑和其助催化劑。 參 考文獻中已有的制備無機半導體和有機半導體復合物的各種制備方法，通過對各類實驗方法進行改善來得到最佳的實驗發(fā)案。 征測試以分析光生載流子的遷移機理； CdS 和 PAN 的界面化學；以及整個光催化過程中電子和空穴的移動，復位，氧化還原反應的情況。 催化劑最佳匹配的犧牲劑并且研究其在光催化過程中的反應規(guī)律。 4． CdS進行摻雜，如摻雜貴金屬， N， O 等元素，然后和PAN 進行復合； PAN 進行改性，通過接枝，共混，嫁接，交聯(lián)各種方法提高 PAN 的活性，然后和 CdS進行復合； CdS和 PAN 分別進行 a,b兩種的改性，然后在復合。 有一定的化學、材料、物理方面的基本知識和實驗技能，動手能力強，英文閱讀能力強 22 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 35 郭烈錦 郭鵬慧 CdS/Mn+MCM41 復合光催化劑的改性及其在可見光條件下降解污染物耦合產(chǎn)氫的性能研究 2 1 CdS 作為可見光下分解水產(chǎn)氫的一種性能優(yōu)良的催化劑，由于其容易發(fā)生光腐蝕而限制其應用推廣。而 M n+MCM41作為一種有序介孔材料，由于其具有很高的比表面積和強的選擇氧化性 ,因此被廣泛用作光氧化催化劑來降解有機污染物。將光催化降 解有機污染物與可見光催化產(chǎn)氫有機的結(jié)合起來，以有機污染物為空穴清除劑或電子供給體，尋找出合適的催化劑和犧牲劑體系以期實現(xiàn)降解污染物并同時產(chǎn)氫的雙重功效。 采用 水 熱 法 合成 M n+MCM41，考查不同金屬離子、摻雜量對 M?n MCM41的光學性質(zhì)，結(jié)構(gòu)形貌的影響。 采用 離子交換法 合成CdS/Mn+ MCM41，并考察 CdS與 MMCM41 的 負 載 量 對CdS/Mn+MCM41 復合光催化劑的光學性質(zhì)，結(jié)構(gòu)形貌及降解效率和產(chǎn)氫性能的影響 選取最佳性能催化劑考察貴金 屬擔載量對 CdS/Mn+MCM41復合光催化劑的光學性質(zhì)，結(jié)構(gòu)形貌及降解效率和產(chǎn)氫性能的影響 嘗試所制備的高效催化劑在有機污染物體系中的產(chǎn)氫性能研究。 有一定的化學、材料、物理方面的基本知識和實驗技能，動手能力強，英文閱讀能力強 23 序號 指導教師/職稱 題 目 題目類型 題目來源 題目的目的、意義 主要工作內(nèi)容 對選報學生 知識、能力或其他方面的 要求 36 郭烈錦 /教授 申雙林 /博士生 質(zhì)子交換膜燃