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1、中山大学化学与化学工程学院第十一届(2010学年)创新化学实验与研究基金项目申请书申请日期2010年11月16日项目名称介孔TiO2的合成及其光催化分解水制氢的研究申请者姓名罗冰玲所在班级07级化生联系电话电子邮件13611421863luobingl1.2009@yahoo.com.cn林虹云13632351672linhyun2@163.com指导教师石建英所在系所物化所联系电话电子邮件84114227shijying@mail.sysu.edu.cn①研究意义、国内外研究现状和主要参考文献（参考文献需列出文章题目）研究意义：随着石油、煤炭等能源
2、的日益枯竭,寻找新的替代能源是世界各国关注和研究的重点。氢能被认为是最理想的绿色能源，而水和阳光是自然界中资源最丰富、使用成本最低廉的物质,光催化分解水制氢因此具有重大的研究意义[1,2,3]。TiO2因具有价廉、无毒、化学与光化学性能稳定和使用寿命长等优点[1]，成为目前国内外研究最多也最深入的光催化剂，但其光吸收能力较差等也成为限制其发展的重要因素。介孔TiO2作为一种非硅系过渡金属氧化物介孔材料，其孔道结构排列有序、孔径均一且在一定范围内连续可调,并且具有较高的热稳定性和优异的光催化性能，在水处理、空气净化、太阳能电池、气体传感器等方面展现出广
3、阔的应用前景[4]。国内外研究现状：TiO2介孔材料的合成方法主要有溶胶-凝胶法[5-6]、水热合成法[7]、室温水解法[8]等。这几种合成方法都应用到模板剂，寻求一种易脱除，不破坏介孔结构的模板剂是研究的重点。主要有：（1）采用高分子嵌段共聚物作为模板剂；(2)采用非有机模板剂法[9]来合成介孔材料。此外，还有部分的学者在进行非水体系合成[10]和非模板剂法合成方法的研究，以期寻找一种条件更为简单，合成更为方便的方法。光催化分解水制氢是目前国际化前沿的研究热点，而针对TiO2光催化性能的各方面研究也纷繁复杂，如何综合有效地获得成本低廉的氢气，是学者
4、们的共同研究目标。参考文献[1]宋华等.光催化分解水制氢催化剂的研究进展.当代化工,2010,39(2):202-205.[2]李国防,曹广秀,赵彦保.TiO2光催化分解水制氢研究进展.化学通报，2008,9:672-678.[3]郑先君等.改性纳米TiO2光催化分解水制氢研究进展.郑州轻工业学院学报(自然科学版),2008,23(4):31-36.[4]沈迅伟,袁春伟.基于二氧化钛多相光催化的环境净化技术研究及进展.东南大学学报(自然科学版),2004,34(6):872.[5]柳强，田从学等.复合模板合成介孔二氧化钛分子筛及其脱模.中国有色金属学
5、报，2007,17（5）：807-812.3[6]田从学，张昭.工业硫酸氧钛合成有序介孔TiO2及其机理研究.无机材料学报，2009,24(2):225-228.[7]任成军，钟本和，周大利等.水热法制备高活性TiO2光催化剂的研究进展.稀有金属，2004，28(5):903-906.[8]张雪红,罗来涛等.室温水解法制备介孔二氧化钛的表征及应用.感光科学与光化学，2005,23(1):14-20.[9]沈俊,田从学等.介孔二氧化钛的非有机模板剂法合成.催化学报,2006,27（11）：949-951.[10]王峰,桑丽霞等.非水体系中二氧化钦介孔分
6、子筛的合成与表征.中国稀土学报,2005,23:21-24.②研究内容、研究目标、创新之处及预期成果研究内容：（1）结合实验室的研究条件，本课题选择溶胶-凝胶法和水热合成法合成介孔TiO2。溶胶-凝胶法以十六烷基溴化铵（CTAB）为模板剂，钛酸丁酯为原料，制备介孔TiO2。水热合成法以十六烷基溴化铵（CTAB）或者氯化十六烷基吡啶（C16PyCl）为模板剂，钛酸丁酯为原料，得到介孔TiO2。（2）对合成的介孔材料进行XRD、FTIR、TEM、孔结构等表征分析。（3）介孔TiO2催化光解水制氢的研究。研究目标：（1）获得热稳定性好，比表面积大，光学活性
7、强的介孔TiO2光催化剂。（2）进行介孔TiO2光催化制氢的研究，提高其光量子利用率。创新之处：本实验将制得的具有比表面积大、热稳定性好的介孔TiO2应用于氢能源的获取，介孔TiO2由于孔径原因而在催化领域有很大应用，因此其在光催化水制氢上具有很好的研究意义和前景。微孔、介孔TiO2因其比表面积大等特性，在废水处理上有非常大的应用空间，光解产生的O2也能够起到氧化有机污染物的作用；而溶液中的有机物不仅有利于氢气的持续生成，还能提高光量子利用率，达到更好的制氢效果。两者结合会有更广阔的应用空间。因而，本课题研究具有可持续发展和综合利用的特性，并创新性的
8、结合了当前此类研究的各种前沿技术方法。预期成果：（1）溶胶-凝胶法和水热合成法合成孔径均匀分布及光催化活性高
