太阳能催化制氢与二氧化碳转化耦合研究.doc

附件2： “太阳能催化制氢与二氧化碳转化耦合研究”重大项目指南本重大项目围绕太阳能光催化分解水与二氧化碳转化耦合，需要解决的关键科学问题是：如何设计和合成具有可见光活性的稳定的光催化材料；如何认识并实现在耦合反应过程中光诱导长寿命电荷分离态及电子和空穴的有效分离和传输；如何认识并实现光催化分解水过程中水氧化及耦合反应中的多电子转移反应；如何将还原能级和氧化能级在空间上进行分离，促进高效电荷分离和利用、有效抑制光催化反应过程中活泼物种的逆反应等。研究途径是利用原位、超快光谱技术及理论计算方法考察太阳能到化学能转化的基础科学问题，获得新型的太阳能光催化反应材料、构建太阳能光催化分解水制氢和放氧的光催化反应体系，最终发展光分解水以及加氢还原二氧化碳的光催化耦合体系，利用太阳能将二氧化碳转化为燃料和其它化学品。一、科学目标本重大项目以太阳能光催化分解水与二氧化碳转化耦合制燃料和化学品为目标，针对太阳能-化学能转化的前沿科学问题，以发展新型的光催化材料和光催化反应体系为研究核心，以光电研究手段、超快原位光谱及理论计算为基础，推动我国太阳能利用与二氧化碳转化耦合的基础研究。发展新型的基于“结”的光催化材料及模拟放氢酶、放氧酶的助催化剂；发展新概念、新理论和新方法，以指导高效光催化体系的设计、合成及氧化-还原循环反应光催化体系的构建。二、研究内容本重大项目围绕太阳能光催化分解水与二氧化碳转化耦合，拟设立三个研究课题:（一）太阳能光催化分解水制氢和氧的研究；（二）太阳能光催化分解水与二氧化碳转化耦合反应制燃料和化学品的研究；（三）太阳能光-化学转化机理的研究。项目的实施将围绕耦合反应的关键科学问题，着重于以下三个方面的研究内容：（一）太阳能光催化分解水制氢和氧的研究。1.发展新型的可见光响应的催化材料，将其用于太阳能光催化分解水；2.发展新型的放氧及放氢助催化剂；3.发展光催化中“结”的概念，将可见光响应的催化材料和助催化剂耦合，构建具有氧化-还原功能的光催化集成体系。 （二）太阳能光催化分解水与二氧化碳转化耦合反应制燃料和化学品的研究。1.开发高效光催化分解水制氢体系，并与二氧化碳催化还原耦合；2.发展兼具有光解水和二氧化碳加氢还原功能的光催化剂/体系；3.学习自然光合作用过程，构建“人工叶子”体系，以探讨光催化还原二氧化碳的反应机理。（三）太阳能-化学能转化机理的研究。1.在微观层次上，深入理解光生电子-空穴的激发、分离、复合及传输等在耦合反应中的规律；2.揭示光催化剂性能与结构之间的关系，进而阐明光催化分解水和还原二氧化碳耦合的机理；3.发展新的概念及理论，为构建高效、稳定、廉价的光催化体系提供理论指导。三、资助年限 4年 （2011年1月至2014年12月）四、资助经费 1000万元五、申请注意事项 1. 申请书的资助类别选择“重大项目”，亚类说明选择“项目申请书”或“课题申请书”，附注说明选择“太阳能催化制氢与二氧化碳转化耦合研究”（以上选择不准确或未选择的项目申请将不予受理）。2.“项目申请书”中的“主要参与者”只填写各课题“申请人”相关信息；“签字和盖章页”中“依托单位公章”盖“项目申请人”所属依托单位公章，“合作研究单位公章”盖“课题申请人”所属依托单位公章。3.“课题申请书”中的“主要参与者”包括课题所有主要成员相关信息；“签字和盖章页”中“依托单位公章”盖“课题申请人”所属依托单位公章，“合作研究单位公章”盖合作研究单位的法人单位公章。4.“项目申请书”和“课题申请书