2022年度校科学技术奖评审前公示模板
一、 项目名称：高效新能源催化剂界面构建及其构效关系
二、 申报类型：自然科学奖
三、 主要完成人：马晶，薛娟琴，张玉洁，唐长斌，于丽花，毕强，许妮君，汤洁莉
四、 主要完成单位：西安建筑科技大学化学与化工学院
五、 项目简介：
本项目属于化学化工领域。
光催化技术利用光生电荷产生具有氧化还原能力的活性基团已被用于水处理和能源生成领域。针对传统光催化剂光电利用率低，无法同时达到光吸收和电荷利用等问题，项目依托陕西省清洁化工冶金过程国际联合研究中心、西安市能源工程技术与环保重点实验室，利用承担的国家自然科学基金项目及陕西省自然科学基金，与合作者潜心研究，以不同类型的异质结新能源催化剂可有效分离电子/空穴至表面反应提高整体效率为命题，深入开展了新能源催化剂界面构建及其构效关系研究。
主要解决的科学问题为：(1) 合成与制备方面：对于复合催化剂的催化性能，材料的组成和合成工艺对材料的最终性能有重要影响。因此在异质结光催化剂的设计和合成方面，选择合理的体系，采用合理的方法和手段，有目的地对材料进行合理的设计，优化合成条件，改善催化活性组分在载体上的分散度，提高表面活性位的利用率，从而提高催化效率及重复利用率。(2) 机理研究方面：光电催化反应的主要过程是一些自由基的反应，反应时间短，影响其反应过程的因素很多，运用现代化的表征技术与高性能化学计算软件，模拟光催化反应过程，计算反应过程中活化能和中间体的能量，研究电子-空穴对的分离，电荷传输、催化剂表面与反应物相互作用等基本科学问题，探索催化性能与结构之间的一些内在关系，为分子设计在催化剂开发应用提供一定的理论数据。
本项目研究高效新能源催化剂界面构建及其构效关系研究，主要研究内容为：(1) 新型TiO2基复合光催化剂的构建；(2) ZnO和含In氧化物光催化剂的构建，解决了传统光催化剂效率偏低的问题；(3) 新型结构钛基电极的制备，通过先进的表征手段揭示新型结构光电催化剂结构与性能之间的关系，并得出规律性认识，为进一步设计合成高效的异质结光催化剂提供可靠的科学依据，也为太阳能的资源化处理提供崭新的思路，使“太阳能”真正服务于人类。
本项目研究取得了系统的理论研究成果及重大实践，形成了独特的研究风格。相关成果共发表SCI论文30余篇，出版相关专著1部，获得SCI他引261次。
六、 主要知识产权和标准规范目录
国别 |
知识产权类型 |
知识产权名称 |
申请号 |
授权日期 |
权利人 |
发明人 |
中国 |
发明 |
一种快速制备导电聚合物薄膜聚氨酯金的方法 |
201510053379.7 |
2015.02 |
西安建筑科技大学 |
马晶, 褚佳, 薛娟琴 |
中国 |
发明 |
一种二氧化钛壳聚糖层层自组装复合薄膜材料的制备及应用 |
201510391486.0 |
2015.07 |
西安建筑科技大学 |
马晶, 徐尚元, 薛娟琴 |
中国 |
发明 |
氨基修饰的具有介孔结构的Fe3O4@SiO2@mSiO2复合微粒的制备及应用 |
201610315917.X |
2019.03 |
西安建筑科技大学 |
马晶, 薛娟琴, 徐尚元 |
中国 |
发明 |
一种化学一步法制备不同形貌聚吡咯/壳聚糖复合电极的方法 |
201911190333.4 |
2019.07 |
西安建筑科技大学 |
张玉洁, 薛娟琴, 马晶, 李飞 |
中国 |
发明 |
一种基于电芬顿氧化技术的兰炭废水预处理方法 |
201210112920.3 |
2012.04 |
西安建筑科技大学 |
毕强，薛娟琴，郭莹娟，李国平，唐长斌，张玉洁 |
中国 |
发明 |
一种长寿命多孔钛基二氧化铅电极材料的制备及应用 |
201910491704.6 |
2021.10 |
西安建筑科技大学 |
薛娟琴, 于丽花, 唐长斌, 毕强，张立华 |
中国 |
发明 |
一种Ti基β-PbO2形稳阳极的制备方法 |
201310552969.5 |
2015.11 |
西安建筑科技大学 |
薛娟琴, 于丽花, 蒋朦，罗瑶，唐长斌, |
中国 |
发明 |
一种添加改性二氧化锰中间层制备钛基β-PbO2阳极的方法 |
201810402574.X |
2019.10 |
西安建筑科技大学 |
唐长斌，卢宇轩，牛浩，薛娟琴，于丽花，毕强 |
中国 |
发明 |
一种基于原位热反应制备导电陶瓷膜中间层的钛基PbO2阳极制备方法 |
201911110339.6 |
2021.06 |
西安建筑科技大学 |
唐长斌，王飞，黄平，刘子龙，于丽花，薛娟琴 |
中国 |
发明 |
一种延寿节能形稳PbO2阳极中间层的电弧喷涂制备方法 |
201910258136.5 |
2020.11 |
西安建筑科技大学 |
唐长斌，王飞，牛浩，黄平，于丽花，薛娟琴 |
七、 代表性论文、专著目录
序号 |
论文专著名称 |
刊名 |
发表时间 |
年卷页码 |
作者 |
知识产权是否归国内所有 |
1 |
Morphology engi-neering of ZnO nanostructures for enhanced photocatalytic efficiency of In(OH)3/ZnO nanocomposite |
Applied Surface Science |
2021.01 |
2021, 535: 147657 |
Yinli Duan, Jing Ma, Jianan Dai, Liangsheng Qiang, Juanqin Xue |
是 |
2 |
Fabrication of PANI-TiO2/rGO hybrid composites for enhanced photocatalysis of pollutant removal and hydrogen production |
Renewable Energy |
2020.08 |
2020, 156: 1008-1018 |
Jing Ma, Jianan Dai, Yinli Duan, Jiajia Zhang, Liangsheng Qiang, Juanqin Xue |
是 |
3 |
Facile Synthesis of Thermo-responsive TiO2/PNIPAM Composite with Switchable Photocatalytic Performance |
Fibers and Polymers |
2020.04 |
2020, 21: 717-723 |
Yinli Duan, Jing Ma, Jiao Liu, Liangsheng Qiang, Juanqin Xue |
是 |
4 |
Preparation of a Polypyrrole/Graphene Oxide Composite Electrode by Electrochemical Codeposition for Capacitor Deionization |
ACS Omega |
2020.05 |
2020, 5, 19, 10995-1004 |
Juanqin Xue, Qixin Sun, Yujie Zhang |
是 |
5 |
Facile synthesis of novel Fe3O4@SiO2@mSiO2@TiO2 core-shell microspheres with mesoporous structure and their photocatalytic performance |
Journal of Alloys and Compounds |
2018.04 |
2018, 743: 456-463 |
Jing Ma, Ni Sun, Chao Wang, Juanqin Xue, Liangsheng Qiang |
是 |
6 |
A facile and efficient method to directly synthesize TiO2/rGO with enhanced photocatalytic performance |
Superlattices and Microstructures |
2018.09 |
2018, 121: 1-8 |
Ni Sun, Jing Ma, Chao Wang, Juanqin Xue, Liangsheng Qiang, Jieli Tang |
是 |
7 |
氨基化修饰介孔Fe3O4@SiO2@mSiO2磁性核壳复合微球的可控制备及吸附性 |
无机化学学报 |
2016.09 |
2016, 32: 1503-1511 |
薛娟琴, 徐尚元, 朱倩文, 强亮生, 马晶 |
是 |
8 |
工业催化应用基础与实例 |
化学工业出版社 |
2020.01 |
ISBN:978-7-122-33015-4 |
马晶, 薛娟琴, 褚佳 |
是 |
