二氧化锡基催化剂的构筑及其动力学过程

发布时间：2020-06-12 23:18

【摘要】：随着工业化、城市化进程的加快,人类向所生存的环境排放了大量的有毒污染物,这些污染物给地球生物的生存带来了巨大挑战。同时工业化、城市化进程过程中也消耗着大量的化石能源,而传统的化石能源将不能继续维持人类社会的长期发展。所以,环境、能源问题是21世纪可持续发展战略的两大亟待解决的严峻问题。传统解决环境问题的方法,需要消耗额外的非清洁能源并且也很难将其完全降解,因此,开发一种简便、高效、无害、清洁的技术来治理环境污染问题是当前社会的一个迫切任务。光催化技术作为一个近几十年来发展起来的新兴技术,它不仅可以解决能源和环境问题,而且只消耗太阳能,不需要消耗其他的能源,被认为是解决环境、能源两大难题有效方法之一。二氧化锡作为一种重要的光催化材料有着优良的物理化学性能,本论文以SnO2基复合光催化剂的构筑作为研究对象,并对其动力学过程作进一步深入研究。主要内容如下:1.利用水热法以NaOH、SnC14·5H2O、CuSO4·5H2O、C6H12O6为反应前驱物制备了 SnO2-Cu2O异质结构,分析其结构和形貌,发现制备的样品为纳米颗粒,具有大的比表面积,SnO2和Cu2O形成了结合紧密的异质结构。该异质结构的存在不仅实现了在可见光下的有效光吸收,还实现了光生载流子的有效分离,从而提高了可见光下的催化性能,最后也详细研究了 SnO2-Cu2O催化过程中的动力学过程。2.利用PbS大的量子尺寸调控特性,以PbS作为可见光吸收材料,用水热法制备了 SnO2-PbS复合光催化剂。利用XRD,TEM,Raman等手段研究了不同SnO2-PbSL比例下的结构与形貌,通过对不同比例下样品催化性能的比较,发现PbS/SnO2=1:2时具有最好的催化性能。通过对光生载流子转移过程的分析,认为有效拓展可见光吸收、光生载流子的有效分离及对光生载流子复合的有效抑制是提高光催化性能的根本原因。3.用阳极氧化法在锡箔衬底上制备出多孔SnO2纳米结构。通过控制不同反应电压来调节多孔纳米结构的孔径及形貌,研究了它们在紫外光下的光催化性能。构筑了 Au-SnO2异质结构,发现Au的引入极大提高了多孔SnO2纳米结构可见光下的催化性能。分析认为Au的引入有效提高了 SnO2对光的吸收是其提高光催化性能的根本原因。
【图文】：

图１．１二氧化锡晶体结构图逡逑

§邋１．２．２．１邋掺杂逡逑掺杂就是用某种元素或是离子取代无机半导体中主原子的位置，基本示意图逡逑如图１．２所示。掺杂元素可以是金属元素掺杂（如Ｆｅ［２３］、Ｓｂｌ２４］，、＆［２５］、０）［２６］等），逡逑也可以是非金属元素（如Ｆ—等），，其主要目的是引入氧缺陷。氧缺陷能够捕获逡逑空穴，称为空穴陷阱，光生空穴大部分被陷阱俘获，减少了自由移动载流子中空逡逑穴的浓度，从而大大降低了自由的电子－空穴对复合率。当然导带上的非平衡载逡逑流子电子也有可能与陷阱中心上的空穴进行复合，但复合概率很小，更可能发生逡逑的是陷阱中的空穴先被激发到价带，然后再与光生电子复合。这样就大大增大了逡逑自由非平衡电子的寿命。２０１７年山东大学的王文寿教授课题组通过原位锡离子逡逑自掺杂技术，在二氧化锡颗粒中引入氧缺陷，用于驱动氧化还原颜色的可逆变化，逡逑其中氧缺陷一方面能拓宽二氧化锡对可见光的吸收，另一方面在光催化反应的过逡逑程中氧缺陷可以起到自牺牲电子供体的作用
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TB383.1

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本文编号：2710253