类石墨氮化碳纳米棒/纳米球的可控制备及光催化性能研究
发布时间：2020-12-14 15:49
面向光催化分解水产氢及光催化还原CO2的高效光催化剂的研究,对于开发可再生清洁能源与有效解决环境污染问题具有重要意义。类石墨半导体氮化碳是一种新型可见光驱动光催化材料,由于其高的物理化学稳定性、独特电子能带结构（2.7 eV）,在光催化领域有着重要应用。本文通过硬模板法制备类石墨氮化碳纳米棒/纳米球,研究其光催化产氢性能;并对纳米球进行表面Pt修饰,研究其光催化还原CO2性能。以亚苯基桥连有机氧化硅纳米管为模板,氰胺为前驱体制备氮化碳纳米棒。确定了适宜的模板与前驱体比例,聚合温度等制备条件,得到了直径约6 nm,长度约50 nm的均匀分散氮化碳纳米棒PCN-BSNT1/2-550。元素分析结果表明,PCN-BSNT1/2-550中C/N值高于理想g-C3N4,是由于模板中的亚苯基高温碳化沉积于纳米棒表面。稳态荧光等表征表明PCN-BSNT1/2-550纳米棒的电子-空穴分离、转移性能显著提高。在光催化分解水产氢和甲基橙降解反应中,具有...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化剂光生电子-空穴转移过程示意图
相氮化碳 β-C3N4) ，使得氮化碳( C3N4) 开始进入到科研学术对氮化碳的深入研究，1996 年 Teter 和 Hemley 利用第一原理经 C3N4，β-C3N4，C-C3N4(立方体)，P-C3N4(准立方体)，g-C3N4(类结构[19]，其中以三均三嗪为基本单元的类石墨g-C3N4最为稳定(末端 N 原子连接三均三嗪单元形成类似石墨烯的π 共轭平面中的 C、N 以 sp2杂化形成类似苯环的 CN 杂环结构，这使得稳定性，热重分析表明低于 600 °C 时，g-C3N4保持稳定，60或升华。并且由于 g-C3N4层间存在强的范德华作用力[21]，使、强碱，具有较高的物理化学稳定性，可用于机械、磨涂层、外，研究表明 g-C3N4的禁带宽度约为 2.7 eV，可利用波长小于，且经计算 g-C3N4的最低分子未占据轨道 (LUMO)和最高分MO)分别位于-1.3 V 和+1.4 V (vs. NHE, pH=7)，因此能够进行光和 CO2还原反应[22,23]。2009 年，Wang 等首次将 g-C3N4用于水产 H2，自此开启了 g-C3N4在光催化领域研究的热潮[5]。
形成异质结构促进光生载流子分离与转移，u 制备了 CdS/g-C3N4纳米棒复合光催化剂，，还提供了电子传输通道，CdS 与 g-C3N4的分离与转移，增强了其可见光光照下的氧4的光催化产氢性能[76]。3N4光催化分解水产氢反应机理图[77]。太阳-空穴对，在 g-C3N4体相内未发生复合的电位点，带正电荷的 h+氧化 H2O 得到 O2和 H及的反应方程式有:22 2 1 222 2-2应：2 21 22
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4-W18O49复合光催化剂的制备及其光催化机理研究[J]. 李海涛,王茗. 人工晶体学报. 2018(01)
[2]Eu掺杂TiO2染料敏化太阳能电池下转换光阳极的制备及性能[J]. 秦艺颖,胡志强,李佳书,李亚玮,郝洪顺,刘贵山. 大连工业大学学报. 2017(03)
博士论文
[1]功能化石墨烯复合材料的电化学行为研究及其在活体中信息分子的实时检测[D]. 谷慧.华东师范大学 2015
硕士论文
[1]在强冲击条件下g-C3N4向β-C3N4相变研究[D]. 马海云.西南交通大学 2011
本文编号：2916634
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化剂光生电子-空穴转移过程示意图
相氮化碳 β-C3N4) ，使得氮化碳( C3N4) 开始进入到科研学术对氮化碳的深入研究，1996 年 Teter 和 Hemley 利用第一原理经 C3N4，β-C3N4，C-C3N4(立方体)，P-C3N4(准立方体)，g-C3N4(类结构[19]，其中以三均三嗪为基本单元的类石墨g-C3N4最为稳定(末端 N 原子连接三均三嗪单元形成类似石墨烯的π 共轭平面中的 C、N 以 sp2杂化形成类似苯环的 CN 杂环结构，这使得稳定性，热重分析表明低于 600 °C 时，g-C3N4保持稳定，60或升华。并且由于 g-C3N4层间存在强的范德华作用力[21]，使、强碱，具有较高的物理化学稳定性，可用于机械、磨涂层、外，研究表明 g-C3N4的禁带宽度约为 2.7 eV，可利用波长小于，且经计算 g-C3N4的最低分子未占据轨道 (LUMO)和最高分MO)分别位于-1.3 V 和+1.4 V (vs. NHE, pH=7)，因此能够进行光和 CO2还原反应[22,23]。2009 年，Wang 等首次将 g-C3N4用于水产 H2，自此开启了 g-C3N4在光催化领域研究的热潮[5]。
形成异质结构促进光生载流子分离与转移，u 制备了 CdS/g-C3N4纳米棒复合光催化剂，，还提供了电子传输通道，CdS 与 g-C3N4的分离与转移，增强了其可见光光照下的氧4的光催化产氢性能[76]。3N4光催化分解水产氢反应机理图[77]。太阳-空穴对，在 g-C3N4体相内未发生复合的电位点，带正电荷的 h+氧化 H2O 得到 O2和 H及的反应方程式有:22 2 1 222 2-2应：2 21 22
【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4-W18O49复合光催化剂的制备及其光催化机理研究[J]. 李海涛,王茗. 人工晶体学报. 2018(01)
[2]Eu掺杂TiO2染料敏化太阳能电池下转换光阳极的制备及性能[J]. 秦艺颖,胡志强,李佳书,李亚玮,郝洪顺,刘贵山. 大连工业大学学报. 2017(03)
博士论文
[1]功能化石墨烯复合材料的电化学行为研究及其在活体中信息分子的实时检测[D]. 谷慧.华东师范大学 2015
硕士论文
[1]在强冲击条件下g-C3N4向β-C3N4相变研究[D]. 马海云.西南交通大学 2011
本文编号：2916634
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