石墨相氮化碳复合材料的制备及光催化、超级电容性能的研究

发布时间：2023-06-03 22:14

　　环境污染和能源危机是现代人类社会可持续发展的两大艰巨挑战,主要原因就是化石燃料的大量使用,既造成了严重的环境污染,也使得能源日渐枯竭。在应对这种挑战的各种技术当中,半导体光催化和能量存储已成为最有前途的技术之一。一方面它可以有效利用能源丰富的太阳光来降解污染物,另一方面可以实现能量存储而减少化石燃料的大量使用。最近,石墨相氮化碳(g-C3N4),作为不含金属的光催化剂,吸引了广泛的关注,由于其狭窄带隙宽度(2.7 eV)可以直接吸收可见光,这种独特的性质使得g-C3N4在有机合成、污染物处理、光解水制氢等物质能量转换领域具有潜在的应用。然而,g-C3N4电子-空穴复合率高,使得光催化活性较低,对其进行改性是我们的主要研究方向之一。此外,广泛应用于超级电容器电极的碳材料由于比容量低导致其实际应用受到限制,石墨相氮化碳作为一种简单的氮掺杂的碳材料,其在超级电容器方面的性能是值得期待的。本文针对以上问题,通过铈掺杂和石墨烯复合的方式来改善了石墨相氮化碳的光催化性能并且研究了氮化碳作为超级电容器电极材料的性能。(1)以硝酸铈和三聚氰胺为原料,采用简单机械混合的方式制备了铈掺杂的石墨相氮化碳并通...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 光催化技术概述
    1.2 超级电容器简介
        1.2.1 超级电容器概述
        1.2.2 超级电容器的工作原理
        1.2.3 超级电容器的电极材料
    1.3 石墨烯
        1.3.1 石墨烯的结构与性能
        1.3.2 石墨烯的制备
    1.4 氮化碳
        1.4.1 石墨相氮化碳的研究背景
        1.4.2 石墨相氮化碳的制备
        1.4.3 石墨相氮化碳的性质
        1.4.4 石墨相氮化碳的应用
        1.4.5 石墨相氮化碳的研究进展
    1.5 本论文的研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验药品及仪器
        2.1.1 实验药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验样品的表征
        2.2.1 X射线粉末衍射（XRD）
        2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）
        2.2.3 透射电子显微镜（TEM）
        2.2.4 傅立叶红外光谱（FT-IR）
        2.2.5 拉曼光谱（Raman）
    2.3 光催化性能测试
    2.4 电化学性能测试
        2.4.1 工作电极的制备
        2.4.2 电容性能测试
第三章 铈掺杂氮化碳的制备及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 铈掺杂氮化碳的制备
    3.3 铈掺杂氮化碳的表征
        3.3.1 X射线衍射分析
        3.3.2 透射电镜分析
        3.3.3 红外光谱分析
    3.4 光催化性能分析
        3.4.1 光催化降解亚甲基蓝
        3.4.2 光催化降解甲基橙
    3.5 本章小结
第四章 石墨烯-氮化碳纳米复合材料的制备及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 样品的制备
        4.2.1 氧化石墨烯的制备
        4.2.2 石墨烯-氮化碳纳米复合材料的制备
    4.3 样品的表征
        4.3.1 X射线衍射分析
        4.3.2 扫描电镜分析
        4.3.3 透射电镜分析
        4.3.4 红外光谱分析
        4.3.5 拉曼光谱分析
    4.4 样品的光催化性能分析
    4.5 样品电化学性能分析
        4.5.1 循环伏安测试
        4.5.2 交流阻抗测试
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介及科研成果
致谢



本文编号：3830140