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纳米光催化材料的制备和环境应用
教育部科学技术研究项目系列介绍之十五

项目编号：106114（重点）

项目承担单位：武汉理工大学

项目负责人：余家国

武汉理工大学余家国教授承担的教育部科学技术研究重点项目“纳米光催化材料的制备和环境应用”，经过三年（2005.1-2007.12）来的努力研究，在一维氧化钛和钛酸盐纳米材料的制备、表征、形貌控制和光催化性能，以及氧化物空心微球的化学诱导自转变制备、大孔介孔分级光催化材料的自发形成等方面的研究中取得了若干创新性研究成果。

成果摘要：

1、  通过实验发现可极大增强钛酸盐纳米管的光催化活性，其光催化活性明显高于国际标准光催化材料Degussa P25的光催化活性，详细研究了后处理方法和工艺对一维纳米结构材料的相结构、晶化程度、形貌、光催化活性的影响。总结了维对光催化材料的活性和相关物理化学性质的影响，发现一维纳米结构通常具有更好的光催化活性。

2、  通过分析植物叶子表面的分级多孔结构和模拟发生在叶子表面的光合作用，提出了仿生光催化(Biomemitic photocatalysis)的新概念，对于进一步制备高活性半导体光催化材料提供了新的视野。

3、  大孔介孔分级多孔结构材料通常具有高的比表面积和好的捕光效率，然而这类材料通常需要有机模板制备，项目研究发现在纯水中不需要任何模板，通过钛酸丁酯水解过程中的自组装也可以自发形成大孔介孔分级多孔结构，煅烧后的这类材料显示出特别高的光催化活性，并有望应用于吸附、分离、染料敏化太阳能电池、催化剂载体等领域。

4、  项目研究发现了一种制备二氧化钛及其它复合氧化物无机空心微球的新方法―化学诱导自转变方法，详细研究了空心微球的形成机理和光催化性能。

项目研究期间，发表SCI国际刊物论文34篇。篇研究成果发表在Adv. Funct. Mater.、Small、Chem. Mater.、J. Catal.、J. Phys.Chem. C等国际刊物上。申请了8项国家发明专利，获国家发明专利授权3项。项目培养了4位博士和6位硕士。

在项目研究期间，余家国教授被聘为湖北省“楚天学者”计划特聘教授，获得了国家杰出青年科学基金(50625208)和国家自然科学基金面上项目（20773097）等科研项目的支持。

余家国教授长期从事半导体光催化材料，材料的仿生合成与形貌控制、纳米结构材料、多孔材料的研究。近年来在纳米二氧化钛基半导体光催化材料、介孔材料、一维纳米结构材料、材料的仿生合成与形貌控制等方面的基础研究与应用基础研究中取得了较大的创新性研究成果，研制出一系列性能优异的新型光催化材料和其它相关材料。光催化超亲水TiO2基薄膜自洁净玻璃已经实施产业化，并形成批量产品销售。