基于碳量子点半导体复合材料的制备和光催化性能研究
发布时间：2020-12-19 10:28
近年来,纳米材料和技术的发展为高性能光催化复合材料的研究提供了新方向。零维纳米材料碳量子点（CQDs）具有独特的光学性能、优异的水溶性、合成路线简单、绿色环保、化学稳定性好等优点,是开发光催化剂的良好材料。本论文采用溶胶-凝胶法,制备了二氧化钛-碳量子点（TiO2/CQDs）纳米复合材料,并通过模拟光催化降解罗丹明B（Rh B）实验,研究了其制备、性能和应用。在研究金属氧化物半导体TiO2/CQDs光催化体系基础上,以非金属半导体石墨相氮化碳（g-C3N4）为载体负载CQDs,制备环境友好的石墨相氮化碳-碳量子点（g-C3N4/CQDs）复合材料,探索综合性能优异的复合光催化材料。具体研究内容如下:（1）以CQDs和钛酸四丁酯为原料,通过溶胶-凝胶水解法,制得了复合材料TiO2/CQDs。通过TiO2/CQDs光催化降解Rh B实验,分别探究出材料制备过程中煅烧温度为550℃、煅烧时间为120 min、CQDs含...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纳米材料的发展[10]
武汉科技大学硕士学位论文3图1.2碳点的类型及一种碳量子点的结构[14]与传统半导体量子点相比，碳量子点除具有相似的荧光特性，还具有优秀的光学性质，水溶性好、低毒性、环境友好、原料广泛、生物相容性好等诸多优点[19]，因而在许多方面逐渐替代传统含重金属半导体量子点，被广泛应用于生物成像、化学传感、光电催化、能源器件等领域。1.3碳量子点的制备CQDs的合成路线分为“自上而下”和“自下而上”，如图1.3所示[20]，“自上而下”的方法是将较大的碳材料作为碳源，通过各种物理化学方法分解成纳米尺寸的碳量子点，而“自下而上”方法则是含碳小分子物质作为前驱体，通过化学方法进行聚合制备碳量子点[21]。碳源及合成方法的不同，对于碳量子点的理化性质如尺寸大孝官能团含量、结晶度、光学特性、稳点性等都有着非常影响；同时，在制备过程中也可以对碳量子点进行表面修饰和元素掺杂进行功能化[22]。图1.3碳量子点的两种制备路径及功能化[20]
武汉科技大学硕士学位论文3图1.2碳点的类型及一种碳量子点的结构[14]与传统半导体量子点相比，碳量子点除具有相似的荧光特性，还具有优秀的光学性质，水溶性好、低毒性、环境友好、原料广泛、生物相容性好等诸多优点[19]，因而在许多方面逐渐替代传统含重金属半导体量子点，被广泛应用于生物成像、化学传感、光电催化、能源器件等领域。1.3碳量子点的制备CQDs的合成路线分为“自上而下”和“自下而上”，如图1.3所示[20]，“自上而下”的方法是将较大的碳材料作为碳源，通过各种物理化学方法分解成纳米尺寸的碳量子点，而“自下而上”方法则是含碳小分子物质作为前驱体，通过化学方法进行聚合制备碳量子点[21]。碳源及合成方法的不同，对于碳量子点的理化性质如尺寸大孝官能团含量、结晶度、光学特性、稳点性等都有着非常影响；同时，在制备过程中也可以对碳量子点进行表面修饰和元素掺杂进行功能化[22]。图1.3碳量子点的两种制备路径及功能化[20]
【参考文献】：
期刊论文
[1]pH和温度对PDA在罗丹明B染料还原中催化性能的影响[J]. 李遥,闫孟飞,郝君,韩霞,刘洪来. 现代化工. 2019(05)
[2]宽光谱响应CQDs/TiO2复合材料的制备及其光催化活性[J]. 张琼,丁光月,王雅文,樊彩梅. 人工晶体学报. 2018(06)
[3]表面负载型g-C3N4/TiO2复合催化剂的制备及可见光催化还原Cr（Ⅵ）的性能研究[J]. 李靖,吴海波,张广君,王晓辉,宋明,王绍荣. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]石墨烯制备与功能化应用的研究进展[J]. 于琦,梁锦霞. 中国科学:化学. 2017(10)
[5]以焦粉为碳源所制荧光碳量子点的表征及性能分析[J]. 周尽晖,丁玲,彭泽泽,李世迁,赵希然,方红明. 武汉科技大学学报. 2017(04)
[6]碳点的研究进展[J]. 木合塔尔·吐尔洪,徐阳,尹学博. 分析化学. 2017(01)
[7]石墨烯研究进展及展望[J]. 张利萍. 内蒙古石油化工. 2016(Z1)
[8]Etching graphitic carbon nitride by acid for enhanced photocatalytic activity toward degradation of 4-nitrophenol[J]. Si-Zhan Wu,Cai-Hong Chen,Wei-De Zhang. Chinese Chemical Letters. 2014(09)
[9]One-Step Synthesis and Photoluminescence Evaluation of Cadmium-containing Quantum Dots[J]. Nisha Shukla,Michael M.Nigra,Abigail D.Ondeck. Nano-Micro Letters. 2012(01)
硕士论文
[1]碳量子点纳米复合材料的制备及电化学应用[D]. 郭永阳.西北师范大学 2017
[2]类石墨氮化碳（g-C3N4）及其磁性复合材料的制备与光催化性能的研究[D]. 梁倩倩.南京理工大学 2017
[3]荧光碳量子点的合成及在药物分析中的应用研究[D]. 梁佳曼.西南大学 2016
本文编号：2925744
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
碳纳米材料的发展[10]
武汉科技大学硕士学位论文3图1.2碳点的类型及一种碳量子点的结构[14]与传统半导体量子点相比，碳量子点除具有相似的荧光特性，还具有优秀的光学性质，水溶性好、低毒性、环境友好、原料广泛、生物相容性好等诸多优点[19]，因而在许多方面逐渐替代传统含重金属半导体量子点，被广泛应用于生物成像、化学传感、光电催化、能源器件等领域。1.3碳量子点的制备CQDs的合成路线分为“自上而下”和“自下而上”，如图1.3所示[20]，“自上而下”的方法是将较大的碳材料作为碳源，通过各种物理化学方法分解成纳米尺寸的碳量子点，而“自下而上”方法则是含碳小分子物质作为前驱体，通过化学方法进行聚合制备碳量子点[21]。碳源及合成方法的不同，对于碳量子点的理化性质如尺寸大孝官能团含量、结晶度、光学特性、稳点性等都有着非常影响；同时，在制备过程中也可以对碳量子点进行表面修饰和元素掺杂进行功能化[22]。图1.3碳量子点的两种制备路径及功能化[20]
武汉科技大学硕士学位论文3图1.2碳点的类型及一种碳量子点的结构[14]与传统半导体量子点相比，碳量子点除具有相似的荧光特性，还具有优秀的光学性质，水溶性好、低毒性、环境友好、原料广泛、生物相容性好等诸多优点[19]，因而在许多方面逐渐替代传统含重金属半导体量子点，被广泛应用于生物成像、化学传感、光电催化、能源器件等领域。1.3碳量子点的制备CQDs的合成路线分为“自上而下”和“自下而上”，如图1.3所示[20]，“自上而下”的方法是将较大的碳材料作为碳源，通过各种物理化学方法分解成纳米尺寸的碳量子点，而“自下而上”方法则是含碳小分子物质作为前驱体，通过化学方法进行聚合制备碳量子点[21]。碳源及合成方法的不同，对于碳量子点的理化性质如尺寸大孝官能团含量、结晶度、光学特性、稳点性等都有着非常影响；同时，在制备过程中也可以对碳量子点进行表面修饰和元素掺杂进行功能化[22]。图1.3碳量子点的两种制备路径及功能化[20]
【参考文献】：
期刊论文
[1]pH和温度对PDA在罗丹明B染料还原中催化性能的影响[J]. 李遥,闫孟飞,郝君,韩霞,刘洪来. 现代化工. 2019(05)
[2]宽光谱响应CQDs/TiO2复合材料的制备及其光催化活性[J]. 张琼,丁光月,王雅文,樊彩梅. 人工晶体学报. 2018(06)
[3]表面负载型g-C3N4/TiO2复合催化剂的制备及可见光催化还原Cr（Ⅵ）的性能研究[J]. 李靖,吴海波,张广君,王晓辉,宋明,王绍荣. 内蒙古大学学报(自然科学版). 2018(01)
[4]石墨烯制备与功能化应用的研究进展[J]. 于琦,梁锦霞. 中国科学:化学. 2017(10)
[5]以焦粉为碳源所制荧光碳量子点的表征及性能分析[J]. 周尽晖,丁玲,彭泽泽,李世迁,赵希然,方红明. 武汉科技大学学报. 2017(04)
[6]碳点的研究进展[J]. 木合塔尔·吐尔洪,徐阳,尹学博. 分析化学. 2017(01)
[7]石墨烯研究进展及展望[J]. 张利萍. 内蒙古石油化工. 2016(Z1)
[8]Etching graphitic carbon nitride by acid for enhanced photocatalytic activity toward degradation of 4-nitrophenol[J]. Si-Zhan Wu,Cai-Hong Chen,Wei-De Zhang. Chinese Chemical Letters. 2014(09)
[9]One-Step Synthesis and Photoluminescence Evaluation of Cadmium-containing Quantum Dots[J]. Nisha Shukla,Michael M.Nigra,Abigail D.Ondeck. Nano-Micro Letters. 2012(01)
硕士论文
[1]碳量子点纳米复合材料的制备及电化学应用[D]. 郭永阳.西北师范大学 2017
[2]类石墨氮化碳（g-C3N4）及其磁性复合材料的制备与光催化性能的研究[D]. 梁倩倩.南京理工大学 2017
[3]荧光碳量子点的合成及在药物分析中的应用研究[D]. 梁佳曼.西南大学 2016
本文编号：2925744
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