项目名称: 铁电极化调节的氧化物单晶异质结生长、光催化性能及其界面研究

项目编号: No.51472218

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 任召辉

作者单位: 浙江大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 针对氧化物异质结复合材料光催化性能与界面关联的一些关键科学问题,本项目创新性提出以单晶、单畴铁电PbTiO3纳米片为载体,与具有紫外光催化活性的TiO2, SrTiO3及BiPO4等氧化物纳米晶进行复合,通过铁电极化调节其界面的生长与光催化性能,获得一类新型氧化物异质结复合光催化材料;采用水热法研究不同反应条件下氧化物纳米晶在纳米片上的成核与生长过程,揭示铁电极化对其取向生长的调节机制,实现氧化物单晶异质结复合材料的可控制备;研究氧化物单晶异质结复合材料的紫外、可见光催化性能,拓展可见光的吸收与利用; 利用原子力显微镜、高分辨透射电镜及球差校正电镜等深入研究异质结界面微结构、内建电场方向与分布,揭示界面微结构、内建电场及铁电极化对复合材料光生电子、空穴的分离及光催化性能的影响规律和作用机制,为高性能光催化材料的设计开发提供理论基础和技术支持。

中文关键词: 铁电极化;氧化物光催化材料;晶体生长调控;单晶异质结;界面

英文摘要: This program foucses on some key scientific problems concerning the relationship between the photocatalytic property and the existing interface of oxide heterogeneous composites. It is novelty to prepare a new kind of oxide heterogeneous composites by employing single-crystal and single-domain ferroelectric PbTiO3 nanoplates as the carrier to be complexed with oxide nanocrystals of TiO2, SrTiO3 and BiPO4 with UV-responsed photocatalytic activity, where the ferroelectric polarization will used to mediate the crystal growth of the nanocrystals and the photocatalytic activity. By using hydrothermal method, the nucleation and crystal growth of the oxide nanocrystals on single-crystal and single-domain PbTiO3 nanoplates will be pursued under different reaction conditions, based on which the mediated mechanism of the ferroelectirc polarization on the oriented growth will be revealed to achieve the preparation of single-crystal heterogeneous composites by a controlled manner.Subsequently, the photocatalytic properties of the composites under UV and visible light irradation will be investigated to extand absoption and usage of the visible light range.The microstructure and interal electric field at the interfaces will be explored intensively by using atomic force microscope (AFM), high resolution transmission electron microscope(HRTEM) and aberration-corrected HRTEM, based on which the effect mechanism of interface microstructure, internal electric field and ferroelectric polariztion on the seperation of light-excited electron and hole and the photocatalytic property of the composites can be revealed. This will provide theoretical fundation and technical support for designing and developing high-performance photocatalytic materials.

英文关键词: ferroelectric polarization;oxide photocatalytic materials;crystal growth mediation;single-crystal heterojunction;interface

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