基本信息
- 项目名称：
- 溶胶-凝胶法制备新型纳米混晶TiO2包覆上转换发光材料光催化剂（Er3+:YAlO3/TiO2）及利
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光材料（Er3+:YAlO3）。采用超声波分散的方法制备出了纳米TiO2包覆上转换发光材料可见光光催化剂
- 详细介绍：
- 合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光材料（Er3+:YAlO3），此上转换发光材料在488 nm可见光的激发下，产生了5个波长均小于387 nm的上转换紫外发射峰。采用超声波分散的方法制备出了纳米TiO2包覆上转换发光材料可见光光催化剂。以酸性红B为研究对象，研究了光催化剂在（三基色灯下发出的）可见光照射下的催化降解性能，并与未掺杂的纳米TiO2粉末的催化性能进行了对比。实验结果表明作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用，其中380 nm转光效率为0.78 %。紫外光谱和离子色谱表明，在可见光照射8.0 h后降解率达95 %以上，高于未掺杂纳米TiO2的48 %，酸性红B降解后生成的Cl- 和NO3-作为一种无机离子进入溶液中。所有结果表明，纳米TiO2包覆上转换发光材料光催化剂是一种有效利用可见光的催化剂，为未来利用太阳光处理工业废水开辟了道路。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：提高太阳能在发电、制氢、降解塑料方面的利用率 基本思路：在太阳能向化学能转化的利用中，现有的催化材料只能吸收紫外光，而紫外光在太阳光中占有的比率很小，所以我们研发出可以使可见光转化成紫外光的光催化材料，以提高太阳能的利用率
科学性、先进性及独特之处
- 当今世界面临着能源危机，开发新能源是全世界瞩目的课题。经过酝酿准备，在院系领导和有关部门的支持下，我组开展了提高太阳能利用率的实验研究。通过对光转化材料的深入研究，并对国内外同类课题文献资料进行分析和整理，以此完善了我们的科研成果，。作品科学地分为前言、实验部分和实验结果讨论三部分，使作品更具科学性、先进性、实用性和独特性。
应用价值和现实意义
- 这种能将可见光转化成紫外光的材料利用我国丰富的稀土资源铒制成，与二氧化钛包复后，大大提高了对太阳光的转化率，从而节约了在此方面应用的成本。此材料的成功研发为太阳能在降解有机物、淡化海水、制氢方面的利用解决了一大难题，为未来太阳能的广泛利用开拓出更为可观的前景
学术论文摘要
- 合成了一种新型含有稀土金属Er的上转换发光材料（Er3+:YAlO3）。采用超声波分散的方法制备出了纳米TiO2包覆上转换发光材料可见光光催化剂。以酸性红B为研究对象，研究了光催化剂在（三基色灯下发出的）可见光照射下的催化降解性能，并与未掺杂的纳米TiO2粉末的催化性能进行了对比。实验结果表明作为掺杂成分的上转光剂可有效地将可见光转化为紫外光并被纳米TiO2粉末吸收利用，其中380 nm转光效率为0.78 %。紫外光谱和离子色谱表明，在可见光照射8.0 h后降解率达95 %以上，高于未掺杂纳米TiO2的48 %，酸性红B降解后生成的Cl- 和NO3-作为一种无机离子进入溶液中。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 成功
参考文献
- [1] Heller A. Chemistry and applications of photocatalytic oxidation of thin organic films[J]. Acc Chem Res, 1995, 28：503－508. 由于字数限制，其他请见正文
同类课题研究水平概述
- 随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们在追求更加舒适的居住环境的同时，也在消耗着越来越多的能源。据文献[1]、[2]报道，在发达国家，建筑能耗约占总能耗的40％，在我国，这一比例为25％左右，居各种能耗首位，其中50％以上消耗在冬季采暖和夏季制冷空调上。随着世界范围内能源供应紧张状况日益加剧，能源将成为制约各国经济的主要因素。为此，我国提出了社会经济和能源可持续发展的战略，建设节约型社会，在实现国民经济快速发展的同时努力降低单位GDP的能源消耗。而建筑行业作为耗能大户，节能潜力巨大，大力发展和推广外墙保温、太阳能光热和光电、地源热泵、热管和相变蓄热材料等新型建筑节能技术，在不断提高人们居住环境舒适度的同时，降低建筑耗能总量，有效缓解能源的供需矛盾，既具有实际经济意义，又具有重要的社会意义和环保价值。 太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛。据统计，我国2/3以上国土面积的年日照时间在2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2以上，为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件。根据太阳能的特点和实际应用的需要，目前在建筑节能方面的应用可分为光电转换和和光热转换两种形式。 限于太阳能电池本身的光谱响应特性,其只能利用入射光谱中的低频部分光子,造成了光能的损失,因而转化效率较低。为此在电池的上表面引入转光层,其中包含的转光材料首先吸收电池光谱响应较差的短波长光子(一般300～500nm),再发射出光谱响应性好的波长较长的光子,提高电池的光谱响应性,进而提高太阳能电池的转化效率。近年来,随着转光材料的丰富和性能的提高,应用转光层来提高太阳能电池效率的研究取得了显著的成果,但是距离其工业化应用仍有很多难题亟待解决。
