基于石墨烯纳米结构的制备与光催化分解水制氢研究

发布时间：2017-08-31 07:44

  本文关键词：基于石墨烯纳米结构的制备与光催化分解水制氢研究

  更多相关文章： 石墨烯 静电纺丝 光催化 光生载流子 分解水 制氢

【摘要】：随着人类社会对清洁能源的需求不断增长,光催化分解水制氢已经得到研究者的广泛关注。拥有大π键共轭结构的石墨烯能够接受并很快传递电子,而且在可见光区的吸收强度也很高,这些性质能够提高石墨烯复合材料的光催化活性。Bi_2MO_6(M=W,Mo)是钙钛矿层状结构的半导体材料,其结构使得它们在光催化方面有很大的应用潜力。因此石墨烯/Bi_2MO_6(M=W,Mo)复合材料的制备和其光催化分解水制氢性能的研究具有重要的价值。本论文中通过改进的Hummers法制备了石墨烯,通过静电纺丝技术合成了石墨烯/Bi_2WO_6复合纳米纤维、纳米带,石墨烯/Bi_2MoO_6复合纳米纤维;采用水热法合成石墨烯/Bi_2WO_6复合材料。使用XRD、SEM、EDX、TEM、XPS、UV-Vis和PL等现代分析测试技术,对样品进行了系统表征,此外,还测试了样品的光催化分解水制氢性能,研究了同种物质不同形貌的产氢效率和石墨烯的最佳掺杂比。结果表明:石墨烯/Bi_2WO_6复合纳米纤维、纳米带、线团和石墨烯/Bi_2MoO_6复合纳米纤维的石墨烯的最佳参杂比分别为:6%、2%、5%和5%,对应的H2产率分别为:935.27、492.21、716.03和794.72μmol·h~(-1)(催化剂用量为0.1 g),其H2产率分别是其对应形貌的纯Bi_2WO_6的5.8、2.5、6.2和2.9倍。提出了石墨烯/Bi_2MO_6(M=W,Mo)复合材料的光分解水制氢机理,得到一些有意义的结论,为石墨烯/半导体复合材料的研究奠定了一些基础。
【关键词】：石墨烯 静电纺丝 光催化 光生载流子 分解水 制氢
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TQ116.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-26
• 1.1 石墨烯的研究进展及其在光催化分解水制氢方面的应用9-12
• 1.1.1 石墨烯的简介及其制备方法研究9-11
• 1.1.2 石墨烯在光催化分解水制氢方面的应用11-12
• 1.2 Bi_2MO_6(M=W, Mo)的研究进展及其在光催化方面的应用12-23
• 1.2.1 Bi_2WO_6的介绍12-13
• 1.2.2 Bi_2WO_6的制备方法研究及其在光催化方面的应用13-16
• 1.2.3 Bi_2WO_6/石墨烯复合纳米材料的研究进展16-18
• 1.2.4 Bi_2MoO_6的介绍18-19
• 1.2.5 Bi_2MoO_6的制备方法研究及其在光催化方面的应用19-21
• 1.2.6 Bi_2MoO_6/石墨烯复合纳米材料的研究进展21-23
• 1.3 静电纺丝技术23-25
• 1.3.1 静电纺丝技术的研究进展23-25
• 1.4 本论文研究的目的与意义25-26
• 第二章 化学药品、实验仪器及表征方法26-29
• 2.1 化学药品26
• 2.2 实验设备与仪器26
• 2.3 表征方法26-29
• 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析26-27
• 2.3.2 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析27
• 2.3.3 透射电镜显微镜(TEM)分析27
• 2.3.4 紫外-可见吸收光谱分析（UV-Vis）27
• 2.3.5 X射线光电子能谱(XPS)分析27
• 2.3.6 荧光光谱分析27
• 2.3.7 BET比表面测试分析27
• 2.3.8 光分解水制氢性能测试27-29
• 第三章 Bi_2WO_6/RGO复合纳米纤维的制备与性质研究29-40
• 3.1 概述29
• 3.2 实验部分29-31
• 3.2.1 石墨烯的制备29-30
• 3.2.2 前驱体溶液的配制30
• 3.2.3 PVP/RGO/Bi(NO_3)_3/(NH_4)_(10)W_(12)O_(41)复合纳米纤维的制备30
• 3.2.4 Bi_2WO_6/RGO复合纳米纤维的制备30-31
• 3.3 结果与讨论31-37
• 3.3.1 X射线衍射(XRD)分析31-32
• 3.3.2 扫描电镜(SEM)分析32-33
• 3.3.3 能谱(EDX)分析33
• 3.3.4 透射电镜(TEM)分析33-34
• 3.3.5 X射线光电子能谱(XPS)分析34-35
• 3.3.6 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析35-36
• 3.3.7 电化学阻抗(EIS)测试36-37
• 3.3.8 发射光谱(PL)分析37
• 3.4 光催化分解水制氢性能研究37-39
• 3.4.1 光催化分解水制氢性能测试37-38
• 3.4.2 光催化分解水制氢机理38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 Bi_2WO_6/RGO复合纳米带的制备与性质研究40-48
• 4.1 概述40
• 4.2 实验部分40-41
• 4.2.1 前驱体溶液的配制40
• 4.2.2 PVP/RGO/Bi(NO_3)_3/(NH_4)_(10)W_(12)O_(41)复合纳米带的制备40-41
• 4.2.3 Bi_2WO_6/RGO复合纳米带的制备41
• 4.3 结果与讨论41-46
• 4.3.1 X射线衍射(XRD)分析41-42
• 4.3.2 扫描电镜(SEM)分析42-43
• 4.3.3 能谱(EDX)分析43-44
• 4.3.4 透射电镜(TEM)分析44-45
• 4.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析45
• 4.3.6 发射光谱(PL)分析45-46
• 4.4 光催化分解水制氢性能测试46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 Bi_2WO_6/RGO复合线团的制备与性质研究48-55
• 5.1 概述48
• 5.2 实验部分48
• 5.2.1 Bi_2WO_6/RGO复合线团的制备48
• 5.3 结果与讨论48-53
• 5.3.1 X射线衍射(XRD)分析48-49
• 5.3.2 扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDX)49-50
• 5.3.3 透射电镜(TEM)分析50-51
• 5.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析51-52
• 5.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析52
• 5.3.6 发射光谱(PL)分析52-53
• 5.4 光催化分解水制氢性能测试53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 Bi_2MoO_6/RGO复合纳米纤维的制备与性质研究55-64
• 6.1 概述55
• 6.2 实验部分55-56
• 6.2.1 前驱体溶液的配制55
• 6.2.2 PVP/RGO/[(NH_4)_6Mo_7O_(24)+Bi(NO_3)_3]复合纳米纤维的制备55-56
• 6.2.3 Bi_2MoO_6/RGO复合纳米纤维的制备56
• 6.3 结果与讨论56-62
• 6.3.1 X射线衍射(XRD)分析56-57
• 6.3.2 扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDX)57-59
• 6.3.3 透射电镜(TEM)分析59-60
• 6.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析60-61
• 6.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)分析61-62
• 6.4 光催化分解水制氢性能测试62
• 6.5 本章小结62-64
• 结论64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-73
• 附录73

，

本文编号：764348