環(huán)境污染與能源危機(jī)嚴(yán)重影響了人們的生存與生活質(zhì)量,其中水污染與大氣污染對人們生活影響更為廣泛,多相催化技術(shù)不僅能應(yīng)用在污水處理,高效降解水中污染物為無毒無害的產(chǎn)物,還能應(yīng)用于能源儲存與轉(zhuǎn)換器件,促進(jìn)能源的清潔高效利用,既能從源頭上解決化石能源低效利用引起的大氣污染問題,又能緩解化石能源短缺危機(jī)。金屬/氧化物復(fù)合材料是一種研究較為廣泛的多相催化材料,盡管其在污水處理和能源儲存與轉(zhuǎn)換領(lǐng)域取得了一系列進(jìn)展,但目前的研究仍然存在以下問題:（1）針對特定反應(yīng)體系,貴金屬復(fù)合催化材料缺乏合適的界面環(huán)境和活性位,導(dǎo)致其催化反應(yīng)活性不高;（2）盡管目前貴金屬復(fù)合材料的催化活性比非貴金屬材料普遍較高,但由于其成本較高,穩(wěn)定性較差,商業(yè)化難度較大;（3）雖然已開發(fā)出性能優(yōu)異的非貴金屬復(fù)合催化材料,但由于只具備單一功能,難以應(yīng)用在需求雙功能性能的電化學(xué)儲能器件中。因此,開發(fā)設(shè)計應(yīng)用于環(huán)境與能源領(lǐng)域的高效、低成本、高穩(wěn)定性和具備優(yōu)異單、雙功能性能的多相催化材料具有重要意義。基于目前復(fù)合材料在環(huán)境與能源催化中存在的三個問題,本文以金屬/氧化物復(fù)合催化材料為研究對象,通過優(yōu)化設(shè)計和有效構(gòu)筑金屬/氧化物界面,分別考... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１負(fù)載于氧化物上的金屬顆粒示意圖［ｌ７】??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ａ?ｍｅｔａｌ?ｉｓｌａｎｄ?ｏｎ?ａ?ｆｌａｔ?ｏｘｉｄｅ?ｓｕｏｒｔ１＇７１??

點(diǎn)缺陷等。例如，Ａｇ／ＭｇＯ??的界面上，Ａｇ原子沉積在呈電中性的Ｍｇ空位處。由于Ｍｇ空位貢獻(xiàn)兩個價電??子給位于空位周圍的四個氧原子，因此Ａｇ和０之間形成較強(qiáng)的離子鍵。氧化物??表面的缺陷，如Ａｈ〇３（０００１），ＭｇＯ（ｌＯＯ），Ｓｉ〇ｄｔ！ＴｉＯ２（１００）都會極大地影響金屬??的吸附和原子之間的相互作用［４６，４＼??（ａ）?ｆ，．?（ｂ）??＃０〇Ｇ｜？〇？??？〇〇＇〇？〇??ＱＯＯＯＯＯ??…一：，?，〇〇〇〇？〇??ｚ〇?ｚ?ｍｅｔａｌ?ｏｘｉｄｅ??圖１．３鏡像電荷相互作用。（ａ）點(diǎn)電荷（ｑ）與金屬表面之間的相互作用。（ｂ）金屬／氧化物??界面處的鏡像電荷??Ｆｉｇ．?１．３?Ｉｍａｇｅ?ｃｈａｒｇｅ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，?（ａ）?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ａ?ｐｏｉｎｔ?ｃｈａｒｇｅ?（ｑ）?ａｎｄ?ａ?ｍｅｔａｌ?ｓｕｒｆａｃｅ，??（ｂ）?Ｉｍａｇｅ?ｃｈａｒｇｅｓ?ａｔ?ａ?ｍｅｔａｌ／ｏｘｉｄｅ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ＾??１．２．４．２金屬／氧化物界面的空間電荷轉(zhuǎn)移??Ｔｉ〇２、ＳｒＴｉ０３和ＺｎＯ等氧化物的帶隙較小，一般都小于３．５ｅＶ，這些氧化物??的本征摻雜或者外來摻雜會在內(nèi)部產(chǎn)生自由的載流子，使得這些氧化物變成對應(yīng)??的ｎ型或ｐ型半導(dǎo)體。因此，對這些體系來說，金屬／半導(dǎo)體接觸理論比較適合??描述金屬與半導(dǎo)體氧化物的界面接觸現(xiàn)象［４８］。這些氧化物的電負(fù)性和功函比較大，??這就意味著并非由它們表面態(tài)控制界面的形成。因此，可以認(rèn)為電荷轉(zhuǎn)移首先發(fā)??生在金屬與氧化物表面的空間電荷區(qū)域之間，金屬與氧化物費(fèi)米能級的相對位置??決定了電荷轉(zhuǎn)移的方向和量級，這個過程可以

?第１章緒論???研究了負(fù)載于分子篩（ＳＢＡ－１５）上的Ｐｄ或Ｐｔ催化還原溴酸根的性能，發(fā)現(xiàn)貴金??屬與氧化物形成界面時比與碳材料形成界面時具有更高的催化活性（見圖１．６）??網(wǎng)。??為了降低水處理的成本，替代貴金屬活性相，Ｓｈｅｎ等人設(shè)計了非貴金屬／氧??化物復(fù)合催化材料（Ｆｅ＠Ｆｅ２０３）用于高效去除水中的溴酸根。如圖１．７所示，核??殼結(jié)構(gòu)的Ｆｅ＠Ｆｅ２０３表面處的Ｆｅ２＋與Ｆｅ３＋的相互轉(zhuǎn)化成為催化去除溴酸根的主要??活性位，內(nèi)部的金屬相Ｆｅ能夠?yàn)楸砻娴倪�原提供電子，這種金屬／氧化物形成的??界面為催化還原溴酸根提供了有效活性位［８７］。??


本文編號：3472806