半导体纳米材料的掺杂改性及光解水性能研究
发布时间：2021-04-01 01:25
作为人类赖以生存的重要物质基础,煤炭、石油和天然气等化石能源推动了人类社会的快速发展,但由于其本身的不可再生性和人类的过度开发,导致这些化石能源不可逆转地走向枯竭,大部分化石能源将在本世纪被消耗殆尽。因此研究和开发绿色可再生能源已迫在眉睫。氢能具有清洁、热值高、燃烧稳定性好等特点,且能够以气态、液态或固体的金属氢化物等形式保存,能适应各种应用环境的不同要求,同时氢能释放后的副产物是水,对环境友好,是一种理想可再生的二次能源能源。自上世纪七十年代以来,开发和研究氢能以解决人类可持续发展中面临的能源问题已经受到了世界各国的广泛关注。在众多新兴技术中,光催化技术有着巨大的应用潜力,它能够将低密度的太阳能直接转化为可储存的高密度的氢能,这使得光催化成为了开发氢能源最为理想的技术之一。在诸多半导体材料中,以钒酸铋、硫化镉等为代表的半导体材料,能够被可见光所激发,使其展示出良好的可见光吸收特性和优异的光解水效率。本文探究了一系列半导体材料的掺杂改性及其可见光解水性能研究,主要内容包括以下几个方面:1.梭状多孔Fe/Mo共掺杂的BiVO4光催化剂的制备及性能研究本章节利用一种溶剂热法与热浸渍处理相结...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３？２（ａ）原始ＢＶＯ，Ｆｅ－ＢＶＯＮＳｓ，Ｍｏ－ＢＶＯＮＳｓ和Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯＰＮＳｓ的ＸＲＤ图谱和（ｂ）在??２７－３０
晶格氧（〇ｌａｔｔ），而在５３１ｅＶ处的峰对应材料表面的吸附氧（Ｏａｄｓ）。与原始ＢＶＯ??相比，Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯＰＮＳｓ中的Ｏｍ峰位置向高结合能方向偏移０．４ｅＶ，这可以归因??于Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ中Ｆｅ和Ｍｏ的化学环境发生变化所导致的。在图３．３?（ｅ）中，Ｍｏ?３ｄ??高分辨ＸＰＳ图谱显示，Ｍｏ?３ｄ３／２和Ｍｏ?３ｄ５／２的峰分别位于２３５．２?ｅＶ和２３２．１?ｅＶ，这??表明在Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ中Ｍｏ离子主要＋６价取代在Ｖ位置［ｎ２］。而Ｆｅ?２ｐ的ＸＰＳ??图谱显示，Ｆｅ?２ｐ３／２和Ｆｅ?２ｐｍ的峰位置分别位于７１１．５?ｅＶ和７２４?ｅＶ，对应的两个卫??星峰分别位于７１８．６?ｅＶ和７２８．９?ｅＶ。其中，Ｆｅ?２ｐ３／２峰可以分峰为７１０．５?ｅＶ和７１２．２?ｅＶ??两个峰，这分别对应于Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋离子，这表明在Ｂｉ２０２层中，Ｆｅ离子存在两种氧??化态，该结果与先前报道的Ｆｅ掺杂ＢＶＯ光催化剂得到的结果相一致??圓國??■Ｉ！??图?３．４?产品的?ＳＥＭ?图谱：（４?ｂ）?ＢＶＯ，（ｃ，ｄ）?Ｍｏ－ＢＶＯ?ＮＳｓ，（ｅ，?ｆ）?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ。??图?３．４?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?（ｉ?ｂ）?ＢＶＯ
?３．４?（ｃ，?ｄ）所示，它为梭状结构且尺寸均一，长度约为６００?ｎｍ，横截面直径约为２５０?ｎｍ，??明显比ＢＶＯ样品小很多。Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ的ＳＥＭ图（图３．４?（ｅ，?Ｑ）显示，除了??表面明显的介孔结构以外，该样品的形状与尺寸均与Ｍｏ－ＢＶＯＮＳｓ类似，这表明??Ｆｅ的引入有助于Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ介孔结构的形成。??Ｉｆ焱議－??ＨＨＨＨ??图?３．５?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ?的?ＴＥＭ?图谱（ａ）和?ＨＲＴＥＭ?图谱（ｂ）；?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳ?的?ＳＴＥＭ?图（Ｃ）??和元素映射图（ｄ）Ｆｅ，（ｅ）Ｍｏ，（ｆ）Ｗａｎｄ（ｇ）Ｖ。??Ｆｉｇｕｒｅ?３．５?（ａ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ＨＲＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ；?（ｃ）?ＳＴＥＭ??ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｄ）?Ｆｅ，?（ｅ）?Ｍｏ，?（ｆ）?Ｗ?ａｎｄ?（ｇ）?Ｖ?ｅｌｅｍｅｎｔａｌ?ｍａｐｐｉｎｇ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳ．??通过ＴＥＭ测试进一步表征Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ的结构。如图３．５?（ａ）所示，这些??梭状结构单元均由纳米颗粒堆砌而成，并形成介孔结构，该结构特征与ＳＥＭ图谱??显示的一致。在图３．５（ｂ）?ＨＲＴＥＭ图谱中，Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ显示出清晰的晶格间??距为０．３１?ｎｍ，与纯ＢＶＯ的（１２１）面的晶格间距相同。图３．５（ｃ）显示的是单个??Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳ的ＳＴＥＭ图谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫掺杂橄榄状BiVO4上可见光降解亚甲基蓝和甲醛水溶液性能（英文）[J]. 赵振璇,戴洪兴,邓积光,刘雨溪,区泽棠. 催化学报. 2013(08)
[2]人类终极能源梦——太阳光分解水制氢研究进展[J]. 林仕伟,潘能乾,张烨,李建保. 科技导报. 2013(14)
[3]溶胶-凝胶法制备La3+掺杂BiVO4及其可见光光催化性能[J]. 王敏,刘琼,王晓冬. 功能材料. 2013(09)
[4]太阳能光解水制氢的研究进展[J]. 上官文峰. 无机化学学报. 2001(05)
[5]TiO2薄膜光催化氧化I-的研究[J]. 崔玉民,单德杰,朱亦仁. 无机化学学报. 2001(03)
[6]过渡金属离子掺杂改性TiO2的光催化性能研究进展[J]. 刘畅,暴宁钟,杨祝红,陆小华. 催化学报. 2001(02)
[7]半导体的表面修饰与其光电化学应用[J]. 岳林海,徐铸德. 化学通报. 1998(09)
本文编号：3112427
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图３？２（ａ）原始ＢＶＯ，Ｆｅ－ＢＶＯＮＳｓ，Ｍｏ－ＢＶＯＮＳｓ和Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯＰＮＳｓ的ＸＲＤ图谱和（ｂ）在??２７－３０
晶格氧（〇ｌａｔｔ），而在５３１ｅＶ处的峰对应材料表面的吸附氧（Ｏａｄｓ）。与原始ＢＶＯ??相比，Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯＰＮＳｓ中的Ｏｍ峰位置向高结合能方向偏移０．４ｅＶ，这可以归因??于Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ中Ｆｅ和Ｍｏ的化学环境发生变化所导致的。在图３．３?（ｅ）中，Ｍｏ?３ｄ??高分辨ＸＰＳ图谱显示，Ｍｏ?３ｄ３／２和Ｍｏ?３ｄ５／２的峰分别位于２３５．２?ｅＶ和２３２．１?ｅＶ，这??表明在Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ中Ｍｏ离子主要＋６价取代在Ｖ位置［ｎ２］。而Ｆｅ?２ｐ的ＸＰＳ??图谱显示，Ｆｅ?２ｐ３／２和Ｆｅ?２ｐｍ的峰位置分别位于７１１．５?ｅＶ和７２４?ｅＶ，对应的两个卫??星峰分别位于７１８．６?ｅＶ和７２８．９?ｅＶ。其中，Ｆｅ?２ｐ３／２峰可以分峰为７１０．５?ｅＶ和７１２．２?ｅＶ??两个峰，这分别对应于Ｆｅ２＋和Ｆｅ３＋离子，这表明在Ｂｉ２０２层中，Ｆｅ离子存在两种氧??化态，该结果与先前报道的Ｆｅ掺杂ＢＶＯ光催化剂得到的结果相一致??圓國??■Ｉ！??图?３．４?产品的?ＳＥＭ?图谱：（４?ｂ）?ＢＶＯ，（ｃ，ｄ）?Ｍｏ－ＢＶＯ?ＮＳｓ，（ｅ，?ｆ）?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ。??图?３．４?ＳＥＭ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ?ｓａｍｐｌｅｓ?ｏｆ?（ｉ?ｂ）?ＢＶＯ
?３．４?（ｃ，?ｄ）所示，它为梭状结构且尺寸均一，长度约为６００?ｎｍ，横截面直径约为２５０?ｎｍ，??明显比ＢＶＯ样品小很多。Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ的ＳＥＭ图（图３．４?（ｅ，?Ｑ）显示，除了??表面明显的介孔结构以外，该样品的形状与尺寸均与Ｍｏ－ＢＶＯＮＳｓ类似，这表明??Ｆｅ的引入有助于Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ介孔结构的形成。??Ｉｆ焱議－??ＨＨＨＨ??图?３．５?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ?的?ＴＥＭ?图谱（ａ）和?ＨＲＴＥＭ?图谱（ｂ）；?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳ?的?ＳＴＥＭ?图（Ｃ）??和元素映射图（ｄ）Ｆｅ，（ｅ）Ｍｏ，（ｆ）Ｗａｎｄ（ｇ）Ｖ。??Ｆｉｇｕｒｅ?３．５?（ａ）?ＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｂ）?ＨＲＴＥＭ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｓ－ｐｒｅｐａｒｅｄ?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ；?（ｃ）?ＳＴＥＭ??ｉｍａｇｅ?ａｎｄ?（ｄ）?Ｆｅ，?（ｅ）?Ｍｏ，?（ｆ）?Ｗ?ａｎｄ?（ｇ）?Ｖ?ｅｌｅｍｅｎｔａｌ?ｍａｐｐｉｎｇ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ａ?ｓｉｎｇｌｅ?Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳ．??通过ＴＥＭ测试进一步表征Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ的结构。如图３．５?（ａ）所示，这些??梭状结构单元均由纳米颗粒堆砌而成，并形成介孔结构，该结构特征与ＳＥＭ图谱??显示的一致。在图３．５（ｂ）?ＨＲＴＥＭ图谱中，Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳｓ显示出清晰的晶格间??距为０．３１?ｎｍ，与纯ＢＶＯ的（１２１）面的晶格间距相同。图３．５（ｃ）显示的是单个??Ｆｅ／Ｍｏ－ＢＶＯ?ＰＮＳ的ＳＴＥＭ图谱
【参考文献】：
期刊论文
[1]硫掺杂橄榄状BiVO4上可见光降解亚甲基蓝和甲醛水溶液性能（英文）[J]. 赵振璇,戴洪兴,邓积光,刘雨溪,区泽棠. 催化学报. 2013(08)
[2]人类终极能源梦——太阳光分解水制氢研究进展[J]. 林仕伟,潘能乾,张烨,李建保. 科技导报. 2013(14)
[3]溶胶-凝胶法制备La3+掺杂BiVO4及其可见光光催化性能[J]. 王敏,刘琼,王晓冬. 功能材料. 2013(09)
[4]太阳能光解水制氢的研究进展[J]. 上官文峰. 无机化学学报. 2001(05)
[5]TiO2薄膜光催化氧化I-的研究[J]. 崔玉民,单德杰,朱亦仁. 无机化学学报. 2001(03)
[6]过渡金属离子掺杂改性TiO2的光催化性能研究进展[J]. 刘畅,暴宁钟,杨祝红,陆小华. 催化学报. 2001(02)
[7]半导体的表面修饰与其光电化学应用[J]. 岳林海,徐铸德. 化学通报. 1998(09)
本文编号：3112427
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3112427.html
