太陽(yáng)能催化制氫與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合研究重大項(xiàng)目指南

1、附件2： “太陽(yáng)能催化制氫與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合研究”重大項(xiàng)目指南本重大項(xiàng)目圍繞太陽(yáng)能光催化分解水與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合，需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題是：如何設(shè)計(jì)和合成具有可見光活性的穩(wěn)定的光催化材料；如何認(rèn)識(shí)并實(shí)現(xiàn)在耦合反應(yīng)過(guò)程中光誘導(dǎo)長(zhǎng)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(rèn)識(shí)并實(shí)現(xiàn)光催化分解水過(guò)程中水氧化及耦合反應(yīng)中的多電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)；如何將還原能級(jí)和氧化能級(jí)在空間上進(jìn)行分離，促進(jìn)高效電荷分離和利用、有效抑制光催化反應(yīng)過(guò)程中活潑物種的逆反應(yīng)等。研究途徑是利用原位、超快光譜技術(shù)及理論計(jì)算方法考察太陽(yáng)能到化學(xué)能轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，獲得新型的太陽(yáng)能光催化反應(yīng)材料、構(gòu)建太陽(yáng)能光催化分解水制氫和放氧的光

2、催化反應(yīng)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(yáng)能將二氧化碳轉(zhuǎn)化為燃料和其它化學(xué)品。一、科學(xué)目標(biāo)本重大項(xiàng)目以太陽(yáng)能光催化分解水與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合制燃料和化學(xué)品為目標(biāo)，針對(duì)太陽(yáng)能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化的前沿科學(xué)問(wèn)題，以發(fā)展新型的光催化材料和光催化反應(yīng)體系為研究核心，以光電研究手段、超快原位光譜及理論計(jì)算為基礎(chǔ)，推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能利用與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合的基礎(chǔ)研究。發(fā)展新型的基于“結(jié)”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(dǎo)高效光催化體系的設(shè)計(jì)、合成及氧化-還原循環(huán)反應(yīng)光催化體系的構(gòu)建。二、研究?jī)?nèi)容本重大項(xiàng)目圍繞太陽(yáng)能光催化分解水與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合

3、，擬設(shè)立三個(gè)研究課題:（一）太陽(yáng)能光催化分解水制氫和氧的研究；（二）太陽(yáng)能光催化分解水與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合反應(yīng)制燃料和化學(xué)品的研究；（三）太陽(yáng)能光-化學(xué)轉(zhuǎn)化機(jī)理的研究。項(xiàng)目的實(shí)施將圍繞耦合反應(yīng)的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，著重于以下三個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容：（一）太陽(yáng)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(yīng)的催化材料，將其用于太陽(yáng)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(jié)”的概念，將可見光響應(yīng)的催化材料和助催化劑耦合，構(gòu)建具有氧化-還原功能的光催化集成體系。 （二）太陽(yáng)能光催化分解水與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合反應(yīng)制燃料和化學(xué)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(xué)習(xí)自然光合作用過(guò)程，構(gòu)建“人工葉子”體系，以探討光催化還原二氧化碳的反應(yīng)機(jī)理。（三）太陽(yáng)能-化學(xué)能轉(zhuǎn)化機(jī)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(fù)合及傳輸?shù)仍隈詈戏磻?yīng)中的規(guī)律；2.揭示光催化劑性能與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，進(jìn)而闡明光催化分解水和還原二氧化碳耦合的機(jī)理；3.發(fā)展新的概念及理論，為構(gòu)建高效、穩(wěn)定、廉價(jià)的光催化體系提供理論指導(dǎo)。三、資助年限 4年 （2011年1月至2014年12月）四、資助經(jīng)費(fèi) 1000萬(wàn)元五、申請(qǐng)注意事項(xiàng) 1. 申請(qǐng)書的資助類別選擇“重大項(xiàng)目”，亞類說(shuō)明選擇“項(xiàng)目申請(qǐng)書”或“課題申請(qǐng)書”，附注說(shuō)明選擇“太陽(yáng)能催化制氫與二氧化碳轉(zhuǎn)化耦合研究”（以上選擇不準(zhǔn)確或未選擇的項(xiàng)目申請(qǐng)將不予受理）。2.“項(xiàng)目申請(qǐng)書”中的“主要參與者”只填寫各課題“申請(qǐng)人”相關(guān)信息；“簽字和蓋章頁(yè)”中“依托單位公章”蓋“項(xiàng)目申請(qǐng)人”所屬依托單位公章，“合作研究單位公章”蓋“課題申請(qǐng)人”所屬依托單位公章。3.“課題申請(qǐng)書”中的“主要參與者”包括課題所有主要成員相關(guān)信息；“簽字和蓋章頁(yè)”中“依托單位公章”蓋“課題申請(qǐng)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(xiàng)目申請(qǐng)書”和“課題申請(qǐng)書