黑磷多晶体纳米片的制备及其光催化应用研究

发布时间：2021-05-24 19:07

　　随着地球能源危机的加剧,光催化分解水制氢技术被认为是解决全球能源问题的有效途径。光催化剂是光催化制氢反应的基础。传统的金属基半导体光催化剂存在成本高、制备工艺复杂、光转化能力差等问题。因此,研究人员将注意力转移到非金属基光催化剂上,目前已开发出一系列非金属基光催化材料,如硅、硼、硫和红磷基光催化剂。作为一种新型的半导体材料,黑磷（BP）是一种自然带隙为0.3-2 eV的二维材料,在紫外-可见光照射下可水解制氢,具有优异的光学、电学、热学和机械性能,在光学领域具有广泛的应用。在已报道的所有非金属基光催化剂中,BP被认为是一种十分有前景的材料。本论文从研究黑磷多晶体的制备和光催化应用出发,制备了不同的黑磷基复合材料,来提高黑磷作为光催化剂基体的产氢性能。具体研究如下:1.利用黑磷多晶体纳米片作为光催化反应剂在紫外-可见光照射下产生氢气。采用一步水热法制备了黑磷多晶体纳米材料。光催化性能分析表明,黑磷纳米材料具有较高的光催化活性和电子传输能力,其高效的光催化制氢能力是由于黑磷纳米片的层状多晶体结构。实验结果表明,较块状红磷（RP）单体几乎为0的光催化产氢速率,黑磷多晶体的产氢速率达到了290... 

【文章来源】：青岛科技大学山东省

【文章页数】：86 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 光催化水解制氢的概述
        1.2.1 光催化水解制氢的发展历程
        1.2.2 光催化水解制氢的理论机制
        1.2.3 影响光催化水解效果的因素
    1.3 光催化剂概述
        1.3.1 典型的光催化制氢催化剂
            1.3.1.1 紫外光响应光催化剂
            1.3.1.2 可见光响应光催化剂
    1.4 本论文的研究意义和研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验所用药品
    2.2 实验所用设备及仪器
    2.3 电化学电极材料的制备
        2.3.1 FTO导电玻璃的预处理
        2.3.2 光催化剂的预处理
        2.3.3 工作电极材料的制备
    2.4 光催化反应溶液的制备
        2.4.1 牺牲剂溶液的配置
        2.4.2 光催化剂的预处理
        2.4.3 光催化反应溶液的配置
        2.4.4 光催化水解析氢
    2.5 对光催化剂物理化学性能的分析
        2.5.1 扫描电子显微镜(SEM)
        2.5.2 透射电子显微镜(TEM)
        2.5.3 原子力显微镜(AFM)
        2.5.4 X射线衍射(XRD)
        2.5.5 X射线光电子能谱(XPS)
        2.5.6 拉曼光谱(Raman)
        2.5.7 电子自旋共振光谱(EPR)
    2.6 光催化剂材料的性能表征
        2.6.1 紫外-可见漫反射光谱
        2.6.2 光致发光光谱和瞬态荧光光谱
        2.6.3 莫特-肖特基曲线
        2.6.4 交流阻抗谱(EIS)
        2.6.5 瞬态光电流曲线(IT)
        2.6.6 光催化析氢性能曲线
第三章 黑磷多晶体纳米片的制备及光催化产氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 多晶体黑磷纳米片的制备
        3.2.2 光催化反应溶液的制备
        3.2.3 电化学工作电极的组装
        3.2.4 对材料的表征
        3.2.5 材料性能的表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 催化剂材料的形貌和结构表征
        3.3.2 光催化材料的元素分析
        3.3.3 光催化材料的性能研究
    3.4 本章小结
第四章 黑磷-三氟化钛复合材料用于光催化制氢技术
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 二氧化钛的制备
        4.2.2 黑磷-三氟化钛的制备
        4.2.3 光催化反应溶液的制备
        4.2.4 电化学工作电极的组装
        4.2.5 光催化材料的表征
        4.2.6 光催化器件性能的表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 光催化材料的形貌和结构表征
        4.3.2 光催化材料的性能分析
    4.4 本章小结
第五章 黑磷-二硫化钼异质结用于高效光催化析氢
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 黑磷薄片的制备
        5.2.2 薄片二硫化钼的制备
        5.2.3 工作电极的制备
        5.2.4 牺牲剂溶液的制备
        5.2.5 光催化材料的表征
        5.2.6 光催化材料性能的表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 对电极材料的形貌和结构表征
        5.3.2 材料的性能分析
    5.4 本章小结
第六章 全文总结
参考文献
致谢
攻读硕士期间取得的相关科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]表面活性剂改性的大孔径介孔炭对电极染料敏化太阳电池(英文)[J]. 徐顺建,罗玉峰,钟炜,肖宗湖.  新型炭材料. 2013(04)



本文编号：3204705