《太阳能催化制氢与二氧化碳转化耦合研究》重大项目指南.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”应当通过各自的依托 单位提交。 5. 项目承担单位数合计不超过 4 个。 6. 本项目由化学科学部、数理科学部和工程与材料科学部 联合提出，由化学科学部负责受理。