1. 研究目的与意义（文献综述）

随着化石燃料的日益枯竭以及燃烧化石燃料所产生的温室气体co₂的不断增多，人类目前面临着极为严重的能源与环境危机。而光催化技术被认为是一种解决全球能源与环境危机最重要的策略之一，其应用范围极其广泛，如污水处理、空气净化、太阳能利用、抗菌等。自从honda和fujishima发现tio₂电极上光电催化分解水制氢以来，tio₂光催化技术在新能源的开发和环境污染治理的研究也逐渐成为热点。利用tio₂纳米催化剂对co₂进行还原被视为是一种能够有效解决能源与环境危机的手段之一。这种方法通过将co₂还原为诸如ch₄、ch₃oh等清洁燃料，从而实现了co₂的周期循环利用。

tio₂具有物理化学性质稳定、价格低廉、催化活性高、抗光腐蚀和化学腐蚀、环境友好且原料充足等优点，因而成为目前主流的光催化材料。然而，tio₂作为光催化材料还存在着以下需要克服的两大缺点：（1）tio₂光催化材料的光生电子-空穴对复合率较高，实际参与光催化反应的电子与空穴较少，导致其光催化效率较低；（2）tio₂光催化材料具有较宽的禁带宽度（3.2 ev），导致其仅在占太阳光能量密度百分之五的紫外光区域有光响应，因而其对太阳能的利用率较低。所以，如何降低电子-空穴对复合率，以及如何扩大其对太阳光的利用范围，从而提高tio₂的光催化效率，成为了tio₂光催化材料进入商业化的重大阻碍。

经过几十年的研究发展，人们提出了多种方法用以提高tio₂的量子效率及扩展其光吸收范围，主要有：tio₂表面染料敏化、量子点敏化和贵金属敏化、金属离子掺杂和非金属离子掺杂、贵金属沉积、非金属沉积、半导体复合等。在这些策略中，ag纳米颗粒的沉积由于会形成肖特基势垒而被证明是一种能有效促进光生电子-空穴对分离、促进表面电荷转移的有效措施。此外，tio₂表面沉积ag纳米颗粒后，由于存在表面等离子体共振效应，还可以将光响应范围扩大至可见光区域。

2. 研究的基本内容与方案

（1）材料的合成。拟先通过静电纺丝法及分段煅烧法制备得到ag-tio₂纳米纤维毡，然后将ag-tio₂纳米纤维毡浸入mg(no₃)₂溶液中，再通过煅烧的方法制备出ag-mgo- tio₂纳米纤维毡。为了寻找催化性能最优异的复合纤维材料，我们将分别制备出纯tio₂纳米纤维毡、不含ag的mgo-tio₂纳米纤维毡以及不含mgo的ag-tio₂纳米纤维毡。

（2）光催化性能的研究。分别对合成的复合纤维材料进行光催化co₂还原性能研究，找到性能最佳的复合纤维材料。

（3）材料的表征。对ag-mgo- tio₂复合纤维材料进行一系列的表征，主要包括x射线衍射（xrd）、场发射扫描电镜（fesem）、高倍透射电镜（hrtem）、比表面积测定（bet）、x射线光电子能谱（xps）、电化学性能测试。

3. 研究计划与安排

第4-5周：确定实验基本内容及方案及实验所需的仪器、材料，通过静电纺丝技术及分段煅烧工艺合成ag-tio2纳米纤维毡；

第6-7周：在已合成的ag-tio2纳米纤维毡上进一步制备合成ag-mgo-tio2复合纳米纤维毡；

第8-9周：完成对材料的光催化还原co2性能测试及各项表征分析测试；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhou w, wu x, cao x, et al. ni₃s₂ nanorods/ni foam composite electrode with low overpotential forelectrocatalytic oxygen evolution [j]. energy environ. sci., 2013, 6:2921-2924.

[2] shenj, liao p, zhou d, et al. modular and stepwise synthesis of a hybridmetal-organic framework for efficient electrocatalytic oxygen evolution [j]. j.am. chem. soc, 2017, 139: 1778-1781.

[3] liub, zhao y, peng h, et al. nickel-cobalt diselenide 3d mesoporous nanosheetnetworks supported on ni foam: an all-ph highly efficient integratedelectrocatalyst for hydrogen evolution [j]. adv. mater., 2017, 1606521.