0D/2D硫属纳米复合光催化材料的制备及其性能研究
发布时间：2024-01-19 15:59
金属硫属化合物作为光催化剂时,易发生光生电子-空穴对的复合以及光腐蚀,因此自身的催化活性和稳定性较低。过渡金属二硫化物(TMDs)是一种具有特殊带隙结构的二维(2D)材料,可以代替贵金属Pt、Au等作为助催化剂提高光催化剂的光生电子-空穴对的分离和转移速率。另外,2D TMDs具有较大的比表面积,与光催化材料复合时可以起到支撑作用,从而提高光催化剂的稳定性。本论文中,我们设计和制备了一系列的0D金属硫属化合物和2D TMDs的复合材料,解决了金属硫属化合物光催化活性低和光稳定性差的问题。具体研究内容如下:(1)设计制备具有高催化效率和光稳定性的0D/2D CdS/WS2纳米复合光催化材料,并研究了利用光腐蚀-重结晶提高其光催化性能的机理。初始复合材料中CdS纳米颗粒均匀的生长在WS2纳米片的表面上,其光解水产氢效率随着光照时间的延长而增强,光照100 h之后催化效率达到最高值,且表现出非常优异的光稳定性。光照200 h之后的复合材料中CdS纳米颗粒的尺寸变小,CdS与WS2纳米片之间相互作用增强。结合ICP-AES分析,提出了 CdS/WS2纳米复合材料中的CdS颗粒在光照下发生光腐蚀...
【文章页数】：146 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
1.1.1 前言
1.1.2 半导体材料光解水反应的基本原理
1.1.3 提高半导材料光催化活性的方法
1.2 金属硫属化合物在光解水方面的研究进展
1.3 二维过渡金属二硫化物在光解水方面的应用
1.3.1 过渡金属二硫化物简介
1.3.2 过渡金属二硫化物在光解水方面的研究现状
1.4 本论文的选题依据和研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 研究内容
参考文献
第二章 0D/2D CdS/WS2纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究
2.1 前言
2.2 球磨法剥离WS2纳米片
2.2.1 实验材料
2.2.2 WS2纳米片的制备过程
2.2.3 样品表征
2.2.4 结果与讨论
2.3 CdS/WS2纳米复合材料的制备
2.3.1 实验材料
2.3.2 微波溶剂热法制备CdS/WS2纳米复合材料
2.3.3 结果与讨论
2.4 CdS/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
2.4.1 光催化性能测试
2.4.2 结果与讨论
2.5 光催化反应机理研究
2.5.1 光照之后CdS/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
2.5.2 光腐蚀-重结晶机理
2.5.3 CdS/WS2纳米复合材料的光催化反应机理研究
2.6 本章小结
参考文献
第三章 能带匹配的0D/2D CdSe/WS2纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究
3.1 前言
3.2 设计理念
3.3 实验部分
3.3.1 实验材料
3.3.2 回流法制备CdSe/WS2纳米复合材料
3.3.3 光催化性能测试
3.3.4 光电催化性能测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 CdSe/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
3.4.2 CdSe/WS2纳米复合材料的能带结构研究
3.4.3 CdSe/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
3.4.4 CdSe/WS2纳米复合材料的光电催化性能研究
3.5 本章小结
参考文献
第四章 CoP/CdS/WS2 p-n-n串联异质结构纳米复合材料的制备及其光催化性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 CoP/CdS/WS2-x%纳米复合材料的制备
4.2.3 CoP/CdS-5%和CdS/WS2纳米复合材料的制备
4.2.4 Co3O4和CoP纳米颗粒的制备
4.2.5 无牺牲剂光解水产氢性能测试
4.2.6 双功能光催化反应性能测试
4.2.7 光电流性质测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 CoP/CdS/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
4.3.2 CoP/CdS/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
4.3.3 CoP/CdS/WS2纳米复合材料的光催化机理研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 0D/2D ZnS/WS2纳米复合材料的制备及其光催化性能研究
5.1 前言
5.2 实验设计
5.3 实验部分
5.3.1 实验材料
5.3.2 ZnS/WS2纳米复合材料的制备过程
5.3.3 光解水产氢性能测试
5.3.4 光电流性质测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 ZnS/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
5.4.2 ZnS/WS2纳米复合材料的能带结构研究
5.4.3 ZnS/WS2纳米复合材料的光电流性质研究
5.4.4 ZnS/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
5.4.5 ZnS/WS2纳米复合材料的光催化机理研究
5.5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 有待进一步研究的问题
致谢
攻读博士学位期间获得的奖励
攻读博士学位期间发表的学术论文目录
附: 发表论文两篇
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3880087
【文章页数】：146 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
1.1.1 前言
1.1.2 半导体材料光解水反应的基本原理
1.1.3 提高半导材料光催化活性的方法
1.2 金属硫属化合物在光解水方面的研究进展
1.3 二维过渡金属二硫化物在光解水方面的应用
1.3.1 过渡金属二硫化物简介
1.3.2 过渡金属二硫化物在光解水方面的研究现状
1.4 本论文的选题依据和研究内容
1.4.1 选题依据
1.4.2 研究内容
参考文献
第二章 0D/2D CdS/WS2纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究
2.1 前言
2.2 球磨法剥离WS2纳米片
2.2.1 实验材料
2.2.2 WS2纳米片的制备过程
2.2.3 样品表征
2.2.4 结果与讨论
2.3 CdS/WS2纳米复合材料的制备
2.3.1 实验材料
2.3.2 微波溶剂热法制备CdS/WS2纳米复合材料
2.3.3 结果与讨论
2.4 CdS/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
2.4.1 光催化性能测试
2.4.2 结果与讨论
2.5 光催化反应机理研究
2.5.1 光照之后CdS/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
2.5.2 光腐蚀-重结晶机理
2.5.3 CdS/WS2纳米复合材料的光催化反应机理研究
2.6 本章小结
参考文献
第三章 能带匹配的0D/2D CdSe/WS2纳米复合材料的制备及其光催化性能的研究
3.1 前言
3.2 设计理念
3.3 实验部分
3.3.1 实验材料
3.3.2 回流法制备CdSe/WS2纳米复合材料
3.3.3 光催化性能测试
3.3.4 光电催化性能测试
3.4 结果与讨论
3.4.1 CdSe/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
3.4.2 CdSe/WS2纳米复合材料的能带结构研究
3.4.3 CdSe/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
3.4.4 CdSe/WS2纳米复合材料的光电催化性能研究
3.5 本章小结
参考文献
第四章 CoP/CdS/WS2 p-n-n串联异质结构纳米复合材料的制备及其光催化性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 实验材料
4.2.2 CoP/CdS/WS2-x%纳米复合材料的制备
4.2.3 CoP/CdS-5%和CdS/WS2纳米复合材料的制备
4.2.4 Co3O4和CoP纳米颗粒的制备
4.2.5 无牺牲剂光解水产氢性能测试
4.2.6 双功能光催化反应性能测试
4.2.7 光电流性质测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 CoP/CdS/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
4.3.2 CoP/CdS/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
4.3.3 CoP/CdS/WS2纳米复合材料的光催化机理研究
4.4 本章小结
参考文献
第五章 0D/2D ZnS/WS2纳米复合材料的制备及其光催化性能研究
5.1 前言
5.2 实验设计
5.3 实验部分
5.3.1 实验材料
5.3.2 ZnS/WS2纳米复合材料的制备过程
5.3.3 光解水产氢性能测试
5.3.4 光电流性质测试
5.4 结果与讨论
5.4.1 ZnS/WS2纳米复合材料的形貌与结构研究
5.4.2 ZnS/WS2纳米复合材料的能带结构研究
5.4.3 ZnS/WS2纳米复合材料的光电流性质研究
5.4.4 ZnS/WS2纳米复合材料的光催化性能研究
5.4.5 ZnS/WS2纳米复合材料的光催化机理研究
5.5 本章小结
参考文献
第六章 总结与展望
6.1 主要结论
6.2 主要创新点
6.3 有待进一步研究的问题
致谢
攻读博士学位期间获得的奖励
攻读博士学位期间发表的学术论文目录
附: 发表论文两篇
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3880087
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