类石墨相氮化碳/窄带隙半导体纳米复合光催化剂制备及其构效关系研究
发布时间：2023-08-11 12:10
能源短缺和环境污染已经成为制约人类社会可持续发展的重要问题,也是当前科学研究的热点。近几十年来,光催化材料及技术因在能源利用与环境治理方面具有巨大应用前景而受到广泛关注,在光催化新材料体系、复合新结构等研究方面取得了 一系列突破性进展。2008年,《Nature Materials》上首次报道了类石墨相氮化碳材料(g-C3N4)的光解水制氢特性,并由于该材料具有二维层状结构、电子结构可调、绿色安全、制备简单、成本低廉等优点,掀起了 g-C3N4在光催化领域的研究热潮。目前,围绕单一 g-C3N4存在的可见光响应不足、光生载流子易复合等问题,研究人员在纳米结构构筑、元素掺杂、贵金属沉积、半导体复合等方面开展了大量研究,以探索新型高效的g-C3N4基复合光催化材料。本文开展了 g-C3N4基复合光催化材料制备及其纳米复合结构的调控研究,制备出g-C3N4纳米棒/InV04空心球复合材料、核壳型g-C3N4/MCNTs/BiOI复合材料、表面分散型g-C3N4纳米颗粒/花状BiOI复合材料以及g-C3N4纳米颗粒/多孔g-C3N4复合材料等新型光催化材料,实现光生载流子的高效分离与迁移,显著...
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 半导体光催化基本原理
1.1.1 光催化基本过程
1.1.2 光催化降解机理
1.2 光催化反应效率的影响因素
1.2.1 能带结构
1.2.2 晶体结构
1.2.3 晶体尺寸
1.2.4 催化剂用量与污染物浓度
1.2.5 光强与氧气含量
1.2.6 光催化反应系统pH值
1.3 光催化剂催化活性的增强途径
1.3.1 增强半导体对光的吸收利用
1.3.2 提高光生载流子分离效率
1.3.3 提高表面催化反应活性
1.4 类石墨相氮化碳光催化剂
1.4.1 g-C3N4的结构
1.4.2 g-C3N4的性质
1.4.3 g-C3N4的制备方法
1.4.4 热缩聚法制备g-C3N4的影响因素
1.5 g-C3N4的研究现状
1.5.1 纳米结构构筑
1.5.2 能带结构的调控
1.5.3 异质结的构筑
1.5.4 表面沉积金属颗粒
1.5.5 碳材料复合
1.6 立题依据与主要研究内容
1.6.1 立题依据
1.6.2 主要研究内容
第二章 实验原料与测试方法
2.1 实验原料
2.2 表征与测试方法
2.2.1 X射线衍射
2.2.2 傅立叶红外光谱
2.2.3 X射线光电子能谱
2.2.4 扫描电子显微镜
2.2.5 透射电子显微镜
2.2.6 Zeta电位测试
2.2.7 紫外可见漫反射光谱
2.2.8 荧光光谱与时间分辨荧光光谱
2.2.9 光电化学测试
2.2.10 光催化性能测试
2.2.11 自由基捕获测试
第三章 g-C3N4纳米棒/InVO4空心球复合光催化材料的制备与性能
3.1 引言
3.2 材料制备
3.2.1 g-C3N4的制备
3.2.2 g-C3N4纳米棒/InO4空心球复合材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构与形貌分析
3.3.2 光学性能分析
3.3.3 光电化学性能分析
3.3.4 光催化性能及机理分析
3.4 本章小结
第四章 核壳型g-C3N4/MCNTs/BiOI复合光催化材料的制备与性能
4.1 引言
4.2 材料制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 结构与形貌分析
4.3.2 光学性能分析
4.3.3 光催化性能及机理分析
4.4 本章小结
第五章 g-C3N4纳米颗粒/花状BiOI复合光催化材料的制备与性能
5.1 引言
5.2 材料制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 结构与形貌分析
5.3.2 光学性能分析
5.3.3 光电化学性能分析
5.3.4 光催化性能及机理分析
5.4 本章小结
第六章 g-C3N4纳米颗粒/多孔g-C3N4复合光催化材料的制备与性能
6.1 引言
6.2 材料制备
6.3 结果与讨论
6.3.1 多孔g-C3N4的制备及表征
6.3.2 结构与形貌分析
6.3.3 光学性能分析
6.3.4 光催化性能及机理分析
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3841295
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 半导体光催化基本原理
1.1.1 光催化基本过程
1.1.2 光催化降解机理
1.2 光催化反应效率的影响因素
1.2.1 能带结构
1.2.2 晶体结构
1.2.3 晶体尺寸
1.2.4 催化剂用量与污染物浓度
1.2.5 光强与氧气含量
1.2.6 光催化反应系统pH值
1.3 光催化剂催化活性的增强途径
1.3.1 增强半导体对光的吸收利用
1.3.2 提高光生载流子分离效率
1.3.3 提高表面催化反应活性
1.4 类石墨相氮化碳光催化剂
1.4.1 g-C3N4的结构
1.4.2 g-C3N4的性质
1.4.3 g-C3N4的制备方法
1.4.4 热缩聚法制备g-C3N4的影响因素
1.5 g-C3N4的研究现状
1.5.1 纳米结构构筑
1.5.2 能带结构的调控
1.5.3 异质结的构筑
1.5.4 表面沉积金属颗粒
1.5.5 碳材料复合
1.6 立题依据与主要研究内容
1.6.1 立题依据
1.6.2 主要研究内容
第二章 实验原料与测试方法
2.1 实验原料
2.2 表征与测试方法
2.2.1 X射线衍射
2.2.2 傅立叶红外光谱
2.2.3 X射线光电子能谱
2.2.4 扫描电子显微镜
2.2.5 透射电子显微镜
2.2.6 Zeta电位测试
2.2.7 紫外可见漫反射光谱
2.2.8 荧光光谱与时间分辨荧光光谱
2.2.9 光电化学测试
2.2.10 光催化性能测试
2.2.11 自由基捕获测试
第三章 g-C3N4纳米棒/InVO4空心球复合光催化材料的制备与性能
3.1 引言
3.2 材料制备
3.2.1 g-C3N4的制备
3.2.2 g-C3N4纳米棒/InO4空心球复合材料的制备
3.3 结果与讨论
3.3.1 结构与形貌分析
3.3.2 光学性能分析
3.3.3 光电化学性能分析
3.3.4 光催化性能及机理分析
3.4 本章小结
第四章 核壳型g-C3N4/MCNTs/BiOI复合光催化材料的制备与性能
4.1 引言
4.2 材料制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 结构与形貌分析
4.3.2 光学性能分析
4.3.3 光催化性能及机理分析
4.4 本章小结
第五章 g-C3N4纳米颗粒/花状BiOI复合光催化材料的制备与性能
5.1 引言
5.2 材料制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 结构与形貌分析
5.3.2 光学性能分析
5.3.3 光电化学性能分析
5.3.4 光催化性能及机理分析
5.4 本章小结
第六章 g-C3N4纳米颗粒/多孔g-C3N4复合光催化材料的制备与性能
6.1 引言
6.2 材料制备
6.3 结果与讨论
6.3.1 多孔g-C3N4的制备及表征
6.3.2 结构与形貌分析
6.3.3 光学性能分析
6.3.4 光催化性能及机理分析
6.4 本章小结
第七章 全文总结与展望
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
本文编号：3841295
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