磷酸银基复合材料的可控制备及Z构型光催化分解水性能研究

发布时间：2022-07-15 15:10

　　半导体光催化技术是一种清洁、无污染的能源转化技术,它不仅能够将可再生的太阳能转化为化学能,同时也能够氧化分解有机污染物,有望为人类面临的能源短缺和环境污染的问题提供出有效的解决方案。由于单一组分的半导体催化剂很难同时实现较好的化学和光稳定性、可见光响应、光生电子-空穴分离快、价带和导带位置和水分解反应的电极电位相匹配等诸多要求,很难高效的利用太阳能实现光催化全分解水。因此设计合成可见光响应的光催化复合材料是实现太阳能光催化分解水的关键所在和必由之路,通过构筑半导体-半导体复合催化剂是实现太阳能光催化分解水的有效手段。研究表明,复合半导体异质结构的存在,能够有效降低光生电子与光生空穴复合问题。但是由于传统半导体异质结构催化体系中的光生电子空穴向更低的能级位置迁移时,其氧化还原能力也得到进一步的削弱,这将导致多数异质结半导体产生的光生电子空穴氧化还原能力不足以将水分子还原为氢气或氧化成氧气,因此不能确保光解水反应的顺利进行。基于人工光合作用的Z构型光催化分解水体系,在选择两端半导体材料时,只需考虑其能否满足光分解水两端的氧化还原电位,并且选择不同的中间电子传输介质以实现到光生电子和空穴的有... 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化分解水原理
        1.2.1 半导体光催化机理
        1.2.2 异质结光催化机理
        1.2.3 Z构型光催化机理
    1.3 影响光催化剂活性的因素
        1.3.1 半导体的能带结构和能级位置
        1.3.2 催化剂的表面性质和尺寸
        1.3.3 催化剂晶体结构
    1.4 提高光催化性能的途径
        1.4.1 贵金属表面沉积
        1.4.2 非金属离子掺杂
        1.4.3 半导体复合
        1.4.4 半导体染料敏化
        1.4.5 Z构型复合催化体系
    1.5 催化剂研究现状
        1.5.1 磷酸银
        1.5.2 石墨相氮化碳
        1.5.3 石墨烯
        1.5.4 二硫化钼
    1.6 论文研究目标与意义
        1.6.1 研究目标
        1.6.2 研究意义
第二章 实验和表征
    2.1 药品试剂及设备
        2.1.1 药品试剂
        2.1.2 实验设备
    2.2 样品的测试表征
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 扫描电镜分析
        2.2.3 固态紫外吸收光谱
        2.2.4 荧光光谱
        2.2.5 X射线光电子能谱
        2.2.6 电子顺磁共振
    2.3 光催化活性测试
第三章 磷酸银/石墨烯/石墨相氮化碳复合材料的制备及表征
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 样品的制备
        3.2.2 材料表征
        3.2.3 光催化性能评价
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 磷酸银/片状二硫化钼/石墨相氮化碳复合材料的制备及表征
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 样品的制备
        4.2.2 材料表征
        4.2.3 光催化产氧性能评价
    4.3 结果与讨论
    4.4 本章小结
第五章 磷酸银/花状二硫化钼/石墨相氮化碳复合材料的制备及表征
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 样品的制备
        5.2.2 材料表征
        5.2.3 光催化性能评价
    5.3 结果与讨论
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间的论文专利目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望[J]. 谢英鹏,王国胜,张恩磊,张翔.  无机化学学报. 2017(02)
[2]掺杂型TiO2光催化研究的最新进展[J]. 徐斌斌,傅深渊,刘丽娜.  化工新型材料. 2017(01)
[3]层状二硫化钼研究进展[J]. 顾品超,张楷亮,冯玉林,王芳,苗银萍,韩叶梅,张韩霞.  物理学报. 2016(01)
[4]Z型光催化材料的研究进展[J]. 李平,李海金,涂文广,周勇,邹志刚.  物理学报. 2015(09)
[5]染料敏化可见光催化制氢研究进展[J]. 刘兴,李越湘,彭绍琴,赖华.  物理化学学报. 2015(04)
[6]可见光区光催化分解水制氢的研究进展[J]. 苏暐光,马保军.  太阳能. 2013(09)
[7]Pt掺杂TiO2纳米粉体的制备及其光催化活性研究[J]. 陈慧,袁建梅,张茂林,陈嘉鑫,安太成,盛国英,傅家谟.  安全与环境学报. 2005(06)
[8]以磷酸银制备抗菌陶瓷的实验研究[J]. 王刚,杨荣兴.  陶瓷科学与艺术. 2003(01)

博士论文
[1]氮化碳基光催化材料的制备及性能[D]. 石磊.哈尔滨工业大学 2016
[2]石墨烯功能结构的制备和性能及传感应用[D]. 王晓娜.哈尔滨工业大学 2015

硕士论文
[1]影响光催化反应活性几种重要参数的理论研究[D]. 林则东.南昌航空大学 2017
[2]贵金属/半导体复合光催化剂的制备及光催化性能研究[D]. 吴慧敏.南昌航空大学 2016



本文编号：3662286