太陽能催化制氫與二氧化碳轉化耦合研究重大項目指南

1、附件2： “太陽能催化制氫與二氧化碳轉化耦合研究”重大項目指南本重大項目圍繞太陽能光催化分解水與二氧化碳轉化耦合，需要解決的關鍵科學問題是：如何設計和合成具有可見光活性的穩(wěn)定的光催化材料；如何認識并實現(xiàn)在耦合反應過程中光誘導長壽命電荷分離態(tài)及電子和空穴的有效分離和傳輸；如何認識并實現(xiàn)光催化分解水過程中水氧化及耦合反應中的多電子轉移反應；如何將還原能級和氧化能級在空間上進行分離，促進高效電荷分離和利用、有效抑制光催化反應過程中活潑物種的逆反應等。研究途徑是利用原位、超快光譜技術及理論計算方法考察太陽能到化學能轉化的基礎科學問題，獲得新型的太陽能光催化反應材料、構建太陽能光催化分解水制氫和放氧的光

2、催化反應體系，最終發(fā)展光分解水以及加氫還原二氧化碳的光催化耦合體系，利用太陽能將二氧化碳轉化為燃料和其它化學品。一、科學目標本重大項目以太陽能光催化分解水與二氧化碳轉化耦合制燃料和化學品為目標，針對太陽能-化學能轉化的前沿科學問題，以發(fā)展新型的光催化材料和光催化反應體系為研究核心，以光電研究手段、超快原位光譜及理論計算為基礎，推動我國太陽能利用與二氧化碳轉化耦合的基礎研究。發(fā)展新型的基于“結”的光催化材料及模擬放氫酶、放氧酶的助催化劑；發(fā)展新概念、新理論和新方法，以指導高效光催化體系的設計、合成及氧化-還原循環(huán)反應光催化體系的構建。二、研究內容本重大項目圍繞太陽能光催化分解水與二氧化碳轉化耦合

3、，擬設立三個研究課題:（一）太陽能光催化分解水制氫和氧的研究；（二）太陽能光催化分解水與二氧化碳轉化耦合反應制燃料和化學品的研究；（三）太陽能光-化學轉化機理的研究。項目的實施將圍繞耦合反應的關鍵科學問題，著重于以下三個方面的研究內容：（一）太陽能光催化分解水制氫和氧的研究。1.發(fā)展新型的可見光響應的催化材料，將其用于太陽能光催化分解水；2.發(fā)展新型的放氧及放氫助催化劑；3.發(fā)展光催化中“結”的概念，將可見光響應的催化材料和助催化劑耦合，構建具有氧化-還原功能的光催化集成體系。 （二）太陽能光催化分解水與二氧化碳轉化耦合反應制燃料和化學品的研究。1.開發(fā)高效光催化分解水制氫體系，并與二氧化碳催

4、化還原耦合；2.發(fā)展兼具有光解水和二氧化碳加氫還原功能的光催化劑/體系；3.學習自然光合作用過程，構建“人工葉子”體系，以探討光催化還原二氧化碳的反應機理。（三）太陽能-化學能轉化機理的研究。1.在微觀層次上，深入理解光生電子-空穴的激發(fā)、分離、復合及傳輸?shù)仍隈詈戏磻械囊?guī)律；2.揭示光催化劑性能與結構之間的關系，進而闡明光催化分解水和還原二氧化碳耦合的機理；3.發(fā)展新的概念及理論，為構建高效、穩(wěn)定、廉價的光催化體系提供理論指導。三、資助年限 4年 （2011年1月至2014年12月）四、資助經(jīng)費 1000萬元五、申請注意事項 1. 申請書的資助類別選擇“重大項目”，亞類說明選擇“項目申請書”或“課題申請書”，附注說明選擇“太陽能催化制氫與二氧化碳轉化耦合研究”（以上選擇不準確或未選擇的項目申請將不予受理）。2.“項目申請書”中的“主要參與者”只填寫各課題“申請人”相關信息；“簽字和蓋章頁”中“依托單位公章”蓋“項目申請人”所屬依托單位公章，“合作研究單位公章”蓋“課題申請人”所屬依托單位公章。3.“課題申請書”中的“主要參與者”包括課題所有主要成員相關信息；“簽字和蓋章頁”中“依托單位公章”蓋“課題申請人”所屬依托單位公章，“合作研究單位公章”蓋合作研究單位的法人單位公章。4.“項目申請書”和“課題申請書