纳米金刚石/石墨相氮化碳复合材料的制备及光催化性能研究
发布时间：2023-04-22 06:05
在社会科技高度发展的今天,能源危机和环境污染目前仍是社会可持续发展道路上亟需解决的问题。光催化技术借助于半导体材料,一方面可以把能量密度低的太阳能转化为能量密度高的化学能,另一方面可降解环境中有机污染物,且不会造成二次污染。但是,传统的半导体光催化剂材料(TiO2、ZnO)存在光催化活性低、易失活、价格昂贵等缺点,严重阻碍了半导体光催化技术的实际应用。因此,科研工作者正致力于高效实用的新型催化剂材料的研发。在丰富的碳纳米材料中,纳米金刚石(ND)具有化学稳定好、热导率大、载流子迁移率高等特性,在转移光生载流子方面具有较大的优势,另外,其表面富含含氧官能团,可提供较多的光催化反应需要的活性位点。这些特性使ND在光催化领域受到越来越多的关注。石墨相氮化碳(g-C3N4)制备简单,来源丰富、环境友好以及特殊的电子结构使其在光催化领域受到了广泛的关注。但是,g-C3N4的比表面积小、光生载流子的复合率极高,而且其带隙较宽(2.72 eV),这些因素导致其光催化效率低。采用生物毒性小、制...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 光催化技术概述
1.2.1 光催化技术的基本原理
1.2.2 光催化性能的影响因素
1.2.3 光催化活性的优化
1.3 碳纳米材料结构性质及催化应用研究
1.3.1 碳纳米材料的结构与性质
1.3.2 碳纳米材料的光催化应用领域研究
1.4 纳米金刚石基本性质及其光催化领域中的研究进展
1.4.1 ND的合成方法
1.4.2 ND的基本结构及性质
1.4.3 ND在光催化领域中研究进展
1.5 本论文的研究思路和主要内容
参考文献
2 实验材料与表征方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验材料与仪器
2.2 表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
2.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)
2.2.4 热重-差热同步分析仪(TG-DTA)
2.2.5 X-射线衍射仪(XRD)
2.2.6 N2物理-脱附吸附测试
2.2.7 傅里叶红外光谱仪(FT-IR)
2.2.8 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-visDRS)
2.2.9 荧光光谱(PL)
2.2.10 拉曼光谱(Raman)
2.3 光电化学性能测试
2.4 光催化活性评估
2.4.1 光降解有机污染物
2.4.2 光解水产氢
3 纳米金刚石的结构与光电性质
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料
3.2.2 ND提纯与预处理
3.2.3 ND的基本性质表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 SEM/TEM分析
3.3.2 XRD/Raman分析
3.3.3 FTIR光谱分析
3.3.4 XPS图谱分析
3.3.5 UV-vis光谱分析
3.3.6 TG特性分析
3.3.7 PL特性分析
3.3.8 Zeta电势分析
3.3.9 NDs在植物细胞成像的应用研究
3.4 本章小结
参考文献
4.ND@g-C3N4复合材料的制备及光催化性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 ND@g-C3N4光催化剂的制备
4.2.3 光催化和光电性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 ND@g-C3N4光催化剂的XRD分析
4.3.2 ND@g-C3N4光催化剂的XPS分析
4.3.3 ND@g-C3N4光催化剂的SEM/TEM分析
4.3.4 ND@g-C3N4光催化剂的N2等温吸脱附曲线分析
4.3.5 ND@g-C3N4光催化剂的UV-vis吸收谱分析
4.3.6 ND的光散射作用对ND@g-C3N4的光吸收的影响
4.3.7 ND@g-C3N4光催化剂的荧光光谱分析
4.4 ND@g-C3N4光催化剂的光催化活性
4.4.1 ND@g-C3N4光催化剂的光解水制氢
4.4.2 ND@g-C3N4光催化剂的光催化制氢机理探究
4.4.3 ND@g-C3N4光解水产氧实验探究
4.5 本章小结
参考文献
5 BDND@g-C3N4的复合材料的制备及光催化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂来源
5.2.2 BDND@g-C3N4光催化剂的制备与表征
5.2.3 BDND@g-C3N4光催化剂的光催化实验及电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 BDND@g-C3N4光催化剂的XRD分析
5.3.2 BDND@g-C3N4光催化剂的XPS分析
5.3.3 ND@g-C3N4光催化剂的SEM/TEM分析
5.3.4 BDND@g-C3N4光催化剂的UV-vis吸收谱分析
5.3.5 BDND@g-C3N4光催化剂的荧光光谱分析
5.4 BDND@g-C3N4光催化剂的光催化活性
5.4.1 BDND@g-C3N4光解水产氢活性评价
5.4.2 BDND@g-C3N4光降解有机污染物活性评价
5.5 本章小结
参考文献
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
博士期间完成的论文及获奖情况
致谢
本文编号：3797067
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 引言
1.2 光催化技术概述
1.2.1 光催化技术的基本原理
1.2.2 光催化性能的影响因素
1.2.3 光催化活性的优化
1.3 碳纳米材料结构性质及催化应用研究
1.3.1 碳纳米材料的结构与性质
1.3.2 碳纳米材料的光催化应用领域研究
1.4 纳米金刚石基本性质及其光催化领域中的研究进展
1.4.1 ND的合成方法
1.4.2 ND的基本结构及性质
1.4.3 ND在光催化领域中研究进展
1.5 本论文的研究思路和主要内容
参考文献
2 实验材料与表征方法
2.1 实验试剂与仪器设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验材料与仪器
2.2 表征方法
2.2.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
2.2.3 X-射线光电子能谱(XPS)
2.2.4 热重-差热同步分析仪(TG-DTA)
2.2.5 X-射线衍射仪(XRD)
2.2.6 N2物理-脱附吸附测试
2.2.7 傅里叶红外光谱仪(FT-IR)
2.2.8 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-visDRS)
2.2.9 荧光光谱(PL)
2.2.10 拉曼光谱(Raman)
2.3 光电化学性能测试
2.4 光催化活性评估
2.4.1 光降解有机污染物
2.4.2 光解水产氢
3 纳米金刚石的结构与光电性质
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验材料
3.2.2 ND提纯与预处理
3.2.3 ND的基本性质表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 SEM/TEM分析
3.3.2 XRD/Raman分析
3.3.3 FTIR光谱分析
3.3.4 XPS图谱分析
3.3.5 UV-vis光谱分析
3.3.6 TG特性分析
3.3.7 PL特性分析
3.3.8 Zeta电势分析
3.3.9 NDs在植物细胞成像的应用研究
3.4 本章小结
参考文献
4.ND@g-C3N4复合材料的制备及光催化性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料与仪器
4.2.2 ND@g-C3N4光催化剂的制备
4.2.3 光催化和光电性能测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 ND@g-C3N4光催化剂的XRD分析
4.3.2 ND@g-C3N4光催化剂的XPS分析
4.3.3 ND@g-C3N4光催化剂的SEM/TEM分析
4.3.4 ND@g-C3N4光催化剂的N2等温吸脱附曲线分析
4.3.5 ND@g-C3N4光催化剂的UV-vis吸收谱分析
4.3.6 ND的光散射作用对ND@g-C3N4的光吸收的影响
4.3.7 ND@g-C3N4光催化剂的荧光光谱分析
4.4 ND@g-C3N4光催化剂的光催化活性
4.4.1 ND@g-C3N4光催化剂的光解水制氢
4.4.2 ND@g-C3N4光催化剂的光催化制氢机理探究
4.4.3 ND@g-C3N4光解水产氧实验探究
4.5 本章小结
参考文献
5 BDND@g-C3N4的复合材料的制备及光催化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂来源
5.2.2 BDND@g-C3N4光催化剂的制备与表征
5.2.3 BDND@g-C3N4光催化剂的光催化实验及电化学性能测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 BDND@g-C3N4光催化剂的XRD分析
5.3.2 BDND@g-C3N4光催化剂的XPS分析
5.3.3 ND@g-C3N4光催化剂的SEM/TEM分析
5.3.4 BDND@g-C3N4光催化剂的UV-vis吸收谱分析
5.3.5 BDND@g-C3N4光催化剂的荧光光谱分析
5.4 BDND@g-C3N4光催化剂的光催化活性
5.4.1 BDND@g-C3N4光解水产氢活性评价
5.4.2 BDND@g-C3N4光降解有机污染物活性评价
5.5 本章小结
参考文献
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
博士期间完成的论文及获奖情况
致谢
本文编号：3797067
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