具有增强性能的纳米光/电催化剂的绿色合成法及其性能研究

发布时间：2021-01-17 18:11

　　当今世界,能源和环境问题是人类面临的重大挑战。随着工业的快速发展,能源短缺和环境污染是全球各国共同面临的问题。目前化石能源仍然是开发和消耗最多的能源,一方面化石能源是不可再生能源,过度使用会造成能源枯竭;另一方面化石能源的使用排放大量的污染物,引起诸多环境问题。因此,开发清洁的新能源和解决当前环境问题成为迫切需要。自从1972年日本科学家发现二氧化钛电极能够光分解水产生氢气,半导体光催化技术被认为是解决世界能源危机的重要技术。半导体光催化技术既能够利用丰富的太阳能分解水产氢,也能够降解有机污染物、还原二氧化碳,这对全球新能源开发和环境治理有重要的意义。本文立足于二氧化钛的光催化机理,灵活运用光沉积法分别制备出电催化剂和光催化剂,并测试了相应的电催化性能和光催化性能。文章主要研究内容和结果如下:（1）我们以二氧化钛纳米颗粒（P25）作为光催化剂和模板,用高压汞灯发射的紫外光作为反应的光源,通过光还原氯铂酸使得铂纳米颗粒被沉积到二氧化钛表面。随着光照时间延长,铂纳米颗粒生长成铂纳米枝,包裹在二氧化钛的边缘棱上,从而形成了笼状结构的雏形。再用硫酸处理上述产物,使得二氧化钛模板被完全刻蚀,笼状... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 二氧化钛的结构和性质
        1.2.1 二氧化钛的晶体结构
        1.2.2 二氧化钛的能带结构
        1.2.3 二氧化钛的主要物理化学性质
            1.2.3.1 二氧化钛的物理性质
            1.2.3.2 二氧化钛的化学性质
    1.3 二氧化钛的光沉积机理
        1.3.1 半导体异质结的光催化机理
        1.3.2 二氧化钛光沉积贵金属机理
    1.4 光沉积法制备纳米催化剂及其性能
    1.5 光沉积法制备纳米催化剂在研究中的主要问题和解决方法
    1.6 论文的选题意义和研究内容
第二章 光催化模板法制备笼状铂及其电催化性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和仪器
            2.2.1.1 实验试剂
            2.2.1.2 仪器和设备
        2.2.2 实验内容
            2.2.2.1 笼状铂纳米粒子的制备
            2.2.2.2 笼状铂纳米粒子的电催化性能测试
        2.2.3 表征手段和仪器
            2.2.3.1 透射电子显微镜 （TEM）
            2.2.3.2 X射线光电子能谱仪 （EDX）
            2.2.3.3 X射线衍射仪 （XRD）
            2.2.3.4 光化学反应仪
    2.3 结果与讨论
2和笼状铂纳米粒子的制备与表征">        2.3.1 Pt/TiO₂和笼状铂纳米粒子的制备与表征
        2.3.2 笼状铂纳米粒子制备的条件探究
            2.3.2.1 铂前驱体量对制备笼状铂纳米粒子的影响
            2.3.2.2 光强对制备笼状铂纳米粒子的影响
        2.3.3 笼状铂纳米粒子的形成机理探究
        2.3.4 笼状铂纳米粒子的电催化性能测试
    2.4 结论
2O/TiO₂及其光催化性能">第三章 紫外光沉积法制备Cu₂O/TiO₂及其光催化性能
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
            3.2.1.1 实验试剂
            3.2.1.2 仪器和设备
        3.2.2 实验内容
2O/Ti O₂复合纳米颗粒">            3.2.2.1 紫外光沉积法制备Cu₂O/Ti O₂复合纳米颗粒
2O/TiO₂复合纳米颗粒的光催化性能测试">            3.2.2.2 Cu₂O/TiO₂复合纳米颗粒的光催化性能测试
        3.2.3 表征手段和仪器
            3.2.3.1 透射电子显微镜 （TEM）
            3.2.3.2 X射线光电子能谱仪 （EDX）
            3.2.3.3 场发射扫描电子显微镜 （FESEM）
            3.2.3.4 X射线衍射仪 （XRD）
            3.2.3.5 紫外-可见光谱仪
            3.2.3.6 光化学反应仪
    3.3 结果与讨论
2O/TiO₂复合纳米颗粒的制备与表征">        3.3.1 Cu₂O/TiO₂复合纳米颗粒的制备与表征
        3.3.2 紫外光沉积过程的紫外-可见吸收光谱分析
2O/TiO₂复合纳米颗粒的紫外-可见漫反射光谱分析">        3.3.3 Cu₂O/TiO₂复合纳米颗粒的紫外-可见漫反射光谱分析
2O/TiO₂复合纳米颗粒的机理研究">        3.3.4 紫外光沉积法制备Cu₂O/TiO₂复合纳米颗粒的机理研究
2O/TiO₂复合纳米颗粒光催化降解罗丹明B">        3.3.5 Cu₂O/TiO₂复合纳米颗粒光催化降解罗丹明B
    3.4 结论
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
硕士期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[3]Cu/TiO2纳米线的制备及其光催化性能[J]. 次立杰,张绍岩,梁慧霞,常永芳,刘显龙.  材料导报. 2010(14)
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[7]第一性原理研究BaTiO3（001）表面的电子结构[J]. 倪建刚,刘诺,杨果来,张曦.  物理学报. 2008(07)
[8]Preparation of Nano-TiO2 Doped with Cerium and Its Photocatalytic Activity[J]. 樊彩梅,薛鹏,孙彦平.  Journal of Rare Earths. 2006(03)
[9]负载型纳米TiO2光催化降解罗丹明B动力学与机理研究[J]. 祁巧艳,孙剑辉.  水资源保护. 2006(02)
[10]高度分散的Pt/TiO2的制备及光催化活性[J]. 张青红,高濂.  化学学报. 2005(01)



本文编号：2983357