NIRT: Semiconductor Metal Oxide Nanoparticles for Visible Light Photocatalysis

NIRT:用于可见光光催化的半导体金属氧化物纳米颗粒

基本信息

  • 批准号:
    0210284
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 110万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2002-08-01 至 2007-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This proposal describes a systematic study of the synthesis, characterization, and application of TiO2 nanoparticles as photocatalyst. The potential of the nanoparticles to absorb in the visible range by tailoring the surface, structural and compositional properties will be studied. Specifically, the multifold objectives of this proposal include the utilization of a unique physical vapor deposition process to obtain TiO2 nanoparticles with particle sizes ranging between 1 and 20 nm, and to reproducibly dope the nanoparticles with various dopants. These nanoparticles will be characterized for structural, chemical and optoelectronic properties. Of particular interest is the characterization of the valence band and conduction band structure by XPS, UPS, and EXAFS. We will also utilize first-principles calculations to acquire an atomistic understanding of nanoparticle properties. The theoretical models will be used to develop an understanding of the chemical and photochemical properties of pure and modified TiO2 nanoparticles. Modification involves the selective decoration of nanoparticle surfaces with noble metal particles including Ag, Au, Pt, etc. Titanium dioxide (TiO2) is used as a photocatalyst for environmental cleanup. Upon absorption of light, it helps break down toxic chemicals in air and in water. TiO2, however absorbs only UV light. It would be more useful if its absorption of the visible light can be enhanced since most of the sunlight is in the visible range. This proposal describes a systematic methodology to increase visible range absorption by changing the particle size, composition and surface chemistry.This proposal was submitted in response to the solicitation "Nanoscale Science and Engineering" (NSF 01-157). The award is jointly supported through two directorates at NSF: (i) Mathematical and Physical Sciences (Division of Materials Research in the Ceramics program) and (ii) Engineering (Division of Chemical & Transport Systems).
该提案描述了TiO2纳米颗粒作为光催化剂的合成,表征和应用的系统研究。 通过调整表面,结构和组成特性,纳米颗粒在可见范围内吸收的潜力将被研究。 具体而言,该提案的多重目标包括利用独特的物理蒸气沉积过程,以获得粒度在1到20 nm之间的TiO2纳米颗粒,以及可重复使用各种掺杂剂的纳米颗粒。这些纳米颗粒的特征是结构,化学和光电特性。 特别值得关注的是XPS,UPS和EXAFS的价带和传导带结构的表征。我们还将利用第一原理计算来获取对纳米颗粒特性的原子理解。 理论模型将用于发展对纯TIO2纳米颗粒的化学和光化学特性的理解。 修饰涉及纳米颗粒表面的选择性装饰,其中包括AG,AU,PT等贵金属颗粒。二氧化钛(TIO2)用作环境清理的光催化剂。 吸收光后,它有助于分解空气和水中的有毒化学物质。 TiO2,但是仅吸收紫外线。 如果可以增强其对可见光的吸收,因为大多数阳光在可见的范围内,它将更有用。 该提案描述了一种系统的方法,可以通过改变粒径,组成和表面化学来增加可见范围的吸收。该提案是针对“纳米级科学与工程”的响应提交的(NSF 01-157)。该奖项由NSF的两个局共同支持:(i)数学和物理科学(陶瓷计划中的材料研究部)和(ii)工程(化学与运输系统部)。

项目成果

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