氧化锌/硫化锌基复合光催化剂的制备及产氢性能研究

发布时间：2023-05-05 20:27

　　工业的快速发展和化石燃料的过度使用导致了能源危机和环境污染。光催化分解水制氢是缓解能源和环境危机的有效途径之一。作为光催化产氢的光催化剂,ZnO因电子迁移率高和独特的能带结构,受到了研究者们广泛的关注。然而,纯ZnO存在太阳光利用率低和光生载流子复合率高的问题,限制了其在光催化产氢中的发展。基于上述问题,本文以ZnO为主要研究对象,通过不同实验方法构建异质结,提供多路径载流子的转移,提高ZnO的光催化活性。重点研究了复合光催化剂的结构、光吸收能力和光催化活性,分析了光生载流子的传输路径,探讨了光催化性能增强的机制。具体内容如下:(1)采用固态热分解法制备了直径约为45 nm的ZnO纳米线,通过对ZnO纳米线进行两步硫化得到了新型核壳纳米线光催化剂ZnO/ZnS-X。光催化产氢实验结果表明,与纯ZnO相比,ZnO/ZnS-0.08的光催化制氢速率提高了近680倍(0.9522 mmol/h/g)。析氢性能显著提高归功于ZnO/ZnS-0.08的Ⅱ型异质结构,实现e-与h+的高效转移。(2)通过水热法在ZnO/ZnS-X核壳纳米线上负载不同质量的SnS2,成功制备了不含任何贵金属光催化剂Z...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 半导体光催化技术
        1.2.1 光催化分解水
        1.2.2 光催化CO₂还原
        1.2.3 光催化固氮
        1.2.4 光催化降解
        1.2.5 光催化杀菌
    1.3 氧化锌简介及其研究现状
        1.3.1 ZnO的简介
        1.3.2 ZnO材料的应用
    1.4 光催化半导体材料的改性
        1.4.1 形貌调控
        1.4.2 助催化剂修饰
        1.4.3 异质结的构建
    1.5 常见的几种新型光催化材料
        1.5.1 石墨相氮化碳(g-C3N4)
        1.5.2 金属有机骨架(MOFs)
        1.5.3 过渡金属硫化物半导体
    1.6 选题思路与研究内容
        1.6.1 选题思路
        1.6.2 研究内容
第2章 ZnO/ZnS核壳纳米线光催化剂的制备及光催化产氢性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验过程
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 光催化剂的制备
        2.2.4 ZnO/ZnS-X核壳纳米线的表征
        2.2.5 光电性能测试
        2.2.6 光催化析氢性能测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 形貌和微观结构分析(SEM和TEM)
        2.3.2 物相组成和价态分析(XRD和XPS)
        2.3.3 UV-vis漫反射光谱和Mott-Schottky
        2.3.4 光电化学评价
        2.3.5 光催化产氢
        2.3.6 光催化机理探讨
    2.4 结论
第3章 ZnO/ZnS-SnS₂复合光催化剂的制备及光催化产氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 光催化剂的制备
        3.2.4 ZnO/ZnS-SnS₂的表征
        3.2.5 光电性能测试
        3.2.6 光催化析氢性能测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 形貌和微观结构分析(SEM和TEM)
        3.3.2 物相组成和价态分析(XRD和XPS)
        3.3.3 UV-vis漫反射光谱和Mott-Schottky
        3.3.4 光电化学评价
        3.3.5 光催化产氢
        3.3.6 光催化机理探讨
    3.4 结论
第4章 ZnO/ZnS-MoS₂复合光催化剂的制备及光催化产氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验过程
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 光催化剂的制备
        4.2.4 ZnO/ZnS-MoS₂的表征
        4.2.5 光电性能测试
        4.2.6 光催化析氢性能测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 形貌和微观结构分析(SEM和 TEM)
        4.3.2 物相组成和价态分析(XRD和 XPS)
        4.3.3 UV-vis漫反射光谱和Mott-Schottky
        4.3.4 光电化学评价
        4.3.5 光催化产氢
        4.3.6 光催化机理探讨
    4.4 结论
第5章 总结与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 存在的问题与展望
参考文献
致谢
在学期间的科研情况



本文编号：3808359