Photocatalytic Approaches to Hydrogen Production from Water

光催化水制氢方法

基本信息

  • 批准号:
    1012487
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.7万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-08-01 至 2014-02-28
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The Chemical Catalysis Program supports the efforts of Professor Felix N. Castellano for the investigation of both heterogeneous and homogeneous approaches to photocatalytic hydrogen production from water. The effort targets the photochemical preparation, characterization, and photocatalytic properties of titanium dioxide (TiO2) materials decorated with highly dispersed metallic platinum and palladium nanoparticles. Photocatalysis is evaluated in aqueous solutions using bandgap excitation in the presence of hole scavengers and in the analogous visible-light sensitized materials using select surface bound ruthenium(II) and osmium(II) complexes in the presence of appropriate sacrificial electron donors. Various cobalt compounds are tested for their hydrogen-producing ability in concert with "charged" TiO2 in aqueous solutions. Homogeneous photocatalysis schemes exploit reductive quenching pathways that have recently led to significant enhancements in catalytic turnovers. The use of alternative sacrificial electron donors in these homogeneous schemes has led to unprecedented catalytic turnovers while greatly expanding the inventory of potentially useful sensitizers. This project addresses interdisciplinary research that contributes to the fundamental knowledge base of converting solar light to an environmentally-friendly, non-carbon based, combustible chemical fuel. The photocatalytic systems considered in this research project offer better atom economies and the potential for much higher efficiencies than other systems. The project fosters the scientific and professional education of undergraduate and graduate students as well as postdoctoral associates and visiting scientists. Professor Castellano participates in various K-12 STEM education efforts including the Imagination Station of Toledo and the annual "High School Science Days" that take place on the Bowling Green campus.
化学催化项目支持 Felix N. Castellano 教授研究从水中光催化制氢的多相和均相方法。 这项工作的目标是用高度分散的金属铂和钯纳米颗粒修饰的二氧化钛(TiO2)材料的光化学制备、表征和光催化性能。 在空穴清除剂存在下使用带隙激发在水溶液中评估光催化作用,并在适当的牺牲电子供体存在下使用选择的表面结合钌(II)和锇(II)络合物在类似的可见光敏化材料中评估光催化作用。 测试了各种钴化合物与“带电”TiO2 在水溶液中的产氢能力。 均相光催化方案利用还原猝灭途径,最近导致催化转化率显着提高。 在这些均相方案中使用替代的牺牲电子供体导致了前所未有的催化转化,同时极大地扩大了潜在有用的敏化剂的库存。该项目涉及跨学科研究,有助于建立将太阳光转化为环保、非碳基可燃化学燃料的基础知识库。 该研究项目中考虑的光催化系统比其他系统具有更好的原子经济性和更高效率的潜力。 该项目促进本科生和研究生以及博士后和访问科学家的科学和专业教育。 Castellano 教授参与各种 K-12 STEM 教育活动,包括托莱多想象力站和鲍灵格林校区举办的年度“高中科学日”。

项目成果

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