火焰合成Ag粒径可控的AgTiO2纳米催化剂及其光催化转化CO2机理研究课件.pptx

1、2研究目标与内容研究目标与内容2 2研究背景与意义研究背景与意义1 1技术方案与路线技术方案与路线3 3市场前景与应用市场前景与应用4 43研究目标与内容研究目标与内容2 2研究背景与意义研究背景与意义1 1技术方案与路线技术方案与路线3 3市场前景与应用市场前景与应用4 4提高能源利用效率提高能源利用效率使用可再生能源或非碳能源使用可再生能源或非碳能源CCS 技术技术尚无经济性好的替代能源提升空间有限高成本，高能耗CO2排放量不断增上升排放量不断增上升IPCC:Climate Change 2013开发低能耗、经济性良好的开发低能耗、经济性良好的CO2减排技术极为必要。减排技术极为必要。CO

2、CO2 2+H+H2 2O Ofuels+Ofuels+O2 2太阳能催化剂强氧化性良好的光稳定性低毒价格低廉TiO2TiO2是被研究得最为广泛与深入的催化剂之一是被研究得最为广泛与深入的催化剂之一u对太阳能利用率低对太阳能利用率低 禁带较宽（禁带较宽（3.2eV3.2eV）缺点缺点u转化效率低转化效率低 光生电子空穴对易复合光生电子空穴对易复合贵金属沉积贵金属沉积捕获光生电子，抑制光生电荷复合增加对可见光的响应能力Hou et al,Adv.Funct.Mater.2013,23,1612Zhang et al,J.Phys.Chem.C.2013,117,49AgAuAg价格更为低廉，受到

3、研究人员广泛关注8贵金属粒径的影响贵金属粒径的影响超细Pt纳米颗粒无法捕获光生电子，且易被氧化，成为复合中心。粒径过大的Pt纳米颗粒既能捕获电子，也能捕获空穴，成为复合中心。粒径对Ag捕获光生电子能力的影响。粒径对Ag等离子共振效应的影响PtAgp尚无关于Ag粒径大小及分布的影响的深入研究9关键问题关键问题关键是在合成过程中精确控制Ag纳米颗粒粒径及其分布浸渍浸渍法法溶胶溶胶凝胶凝胶法法光沉光沉积法积法湿化学法常规沉积方法无法有效控制无法有效控制Ag纳米颗粒纳米颗粒粒径及其分布粒径及其分布无法无法合成步骤多，时间长合成步骤多，时间长难以规模化难以规模化12310火焰合成法火焰合成法可精确地控制

4、的纳米颗粒的粒径、结晶度及物相纯度可精确地控制的纳米颗粒的粒径、结晶度及物相纯度可一步快速合成纳米材料，具有规模化的潜能可一步快速合成纳米材料，具有规模化的潜能u燃气、载气流量u前驱体温度、浓度u样品采样位置u收集方式11研究目标与内容研究目标与内容2 2研究背景与意义研究背景与意义1 1技术方案与路线技术方案与路线3 3市场前景与应用市场前景与应用4 4 以Ag/TiO2催化剂为研究对象，开发微观形貌可控的催化剂火焰合成方法，阐述催化剂结构、物理化学特征对光催化特性的影响机制，揭示CO2光催化转化机理，为CO2光催化转化技术的应用奠定理论基础。12研究目标研究内容研究内容不同不同Ag粒径的粒

5、径的Ag/TiO2催化剂的火焰合成与表征催化剂的火焰合成与表征：建立催化剂结构特征与物理化学特征之间的相互关联。Ag/TiO2催化剂光催化转化催化剂光催化转化CO2活性及产物选择性活性及产物选择性分析分析：关联催化剂结构特征、物理化学特征及光催化性质，揭示CO2光催化反应机理催化剂合成对其光催化转化催化剂合成对其光催化转化CO2特性的影响机制特性的影响机制：通过控制合成条件，调控催化剂光催化特性，提出催化剂合成控制策略。1314研究目标与内容研究目标与内容2 2研究背景与意义研究背景与意义1 1技术路线与关键技术技术路线与关键技术3 3市场前景与应用市场前景与应用4 4技术路线技术路线1516

6、催化剂火焰法调控合成及其对结构、物理化学特征的影响机制催化剂火焰法调控合成及其对结构、物理化学特征的影响机制:关键技术关键技术p不同Ag粒径Ag/TiO2催化剂的控制合成p催化剂结构、物理化学特征表征Ag/TiO2催化剂合成催化剂合成-结构、物理化学特征结构、物理化学特征-光催化特性关联机制：光催化特性关联机制：p光催化剂催化活性评价p催化剂结构、物理化学特征与其光催化特性的关联关系研究基础及条件研究基础及条件该课题是通过对国内外大量研究工作综合分析的基础上，结合自身的研究特色和专长提出的；课题是导师负责国家自然科学基金项目的延伸，课题小组成员具有较好的相关研究和开发的基础；本课题小组成员来自

7、热能工程、化学工程、能源与环境工程等多学科，形成学科交叉，优势互补。1718搭建了火焰合成纳米材料实验平台。研究基础及条件研究基础及条件研究基础及条件研究基础及条件搭建了连续在线光催化性能评价试验系统。19研究基础及条件研究基础及条件采用火焰合成法合成了TiO2纳米颗粒并对其光催化还原CO2活性进行了评价。20研究基础及条件研究基础及条件21Ce/TiO2 NPsAg/TiO2 NFs表征光催化实验光催化实验反应机理反应机理22研究目标与内容研究目标与内容2 2研究背景与意义研究背景与意义1 1技术方案与路线技术方案与路线3 3市场前景与应用市场前景与应用4 423我国一方面CO2减排压力巨大，另一方面，我国能源需求巨大，还面临着一定的能源短缺。本项目采用的CO2光催化还原技术能耗小、成本低，对环境友好，可与现有CO2控制技术配合使用，可同时实现CO2减排与资源化利用，具有极大的应用潜力。火焰合成技术可以快速大规模合成多种纳米材料，并且具有完善的调控能力，在纳米材料合成商业化方面潜力巨大。因此，该项技术应用前景广阔。市场前景与应用市场前景与应用预期成果预期成果不同Ag粒径的Ag/TiO2纳米催化剂火焰合成控制方法；Ag粒径与宏观光催化特性的定量关系揭示；Ag/TiO2光催化转化CO2反应机理及动力学模型；国内外核心刊物发表1-2篇论文；申请国家专利1项；24