氧化铈基异质结构光催化制氢材料的设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着能源和环境问题的日益严峻，异质结纳米光催化剂在太阳能利用及环境保护等方面的应用引起了人们极大的兴趣。异质结纳米光催化剂是由两种或多种不同成分通过一个小的接触面连接在一起的。其结构特点为：一方面两种组分的表面均暴露在外面，使得两种颗粒均有参与跟环境互动的可能性；另一方面两种材料均独立地形成纳米颗粒，使其功能更强大，兼有双元组分各自的特性，由于其特殊的能带结构和载流子输送特性，在光催化反应中能有效抑制光生电子和空穴复合，提高量子效率。

半导体材料CeO2等因其特殊的禁带结构和能级分布而产生的氧化还原变换，常被用于光解水制氢领域。本项目拟用石墨烯、氧化铜作为耦合材料，提高光催化剂的光量子产率，推动光解水制氢反应的进行。

2. 研究内容和预期目标

研究氧化铈-氧化铜复合的情况，分析氧化铜的掺入对材料能级的影响，观测其光催化性能的变化及材料中氧空位浓度的增长。

预期得到具有较高氧空位浓度和较好光催化性能的氧化铈-氧化铜复合材料，其吸收带边能向长波长区推进。

3. 研究的方法与步骤

1、选取多孔茎秆作为模板，先进行纯水洗涤，称取5 g放入300 ml纯水中，加入浓度为0.5 mol/l的盐酸2 ml，浸渍8小时。

2、取出经过蒸馏水洗涤多次后，加入0.5 g的硝酸铈和0.5 g的硝酸铜，并在其中加入1 ml的硝酸作为活化剂，继续浸渍8小时。

3、捞出样品后洗涤三次，40℃风干后4小时后，置于马弗炉中以2 ℃/min的速度煅烧。

4. 参考文献

[1]barrio, l., m. estrella, g. zhou, et al., unraveling the active site in copperceria systems for the watergas shift reaction: in situ characterization of an inverse powder ceo2x/cuocu catalyst. the journal of physical chemistry c, 2010. 114(8): p. 3580-3587.

[2]chen, s., l. li, w. hu, et al., anchoring high-concentration oxygen vacancies at interfaces of ceo2–x/cu toward enhanced activity for preferential co oxidation. acs applied materials interfaces, 2015. 7(41): p. 22999-23007.

[3]konsolakis, m., s.a.c. carabineiro, e. papista, et al., effect of preparation method on the solid state properties and the den2o performance of cuo-ceo2 oxides. catalysis science technology, 2015. 5(7): p. 3714-3727.

5. 计划与进度安排

一、2022.1.1-2022.2.25 阅读文献，完成综述二、2022.2.26-2022.3.30 进行材料的制备三、2022.4.1-2022.4.25 进行材料的表征四、2022.4.26-2022.6.1完成数据整理和毕业论文写作