氧化锌基贵金属异质结仿生光催化剂的制备及性能研究

发布时间：2021-02-17 06:25

　　近年来,能源危机以及环境问题日益严峻,太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源,引起了研究人员越来越多的关注。目前,光催化氧化技术被认为是解决环境污染问题最有应用前景的技术之一。因此,开发新型的具有高效可见光响应的光催化材料对太阳能转化方面的实际应用具有重要意义。自然界中的绿色植物可以通过光合作用实现从光能到化学能的转换,利用师法自然的仿生思想,通过模仿自然界中的能量转换过程以及特殊生物的结构和功能特性,可以得到多种性能优良的仿生光催化剂。本文基于半导体光催化剂的潜在应用背景,针对光催化剂研究中重要科学问题,利用仿生思想,制备了多种粉状和具有自支撑三维（3D）仿生结构的氧化锌（Zn O）基光催化剂,测试了其光催化降解有机污染物性能、电化学性质和光催化水裂解产氢性能。首先,从功能仿生角度出发,借助聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的辅助作用,在胶体溶液中原位合成形貌尺寸相对均匀的一维棒状结构金纳米粒子与Zn O的异质结（Au/Zn ONRs）光催化剂,Au纳米球颗粒（Au NSs）均匀负载在Zn O六棱柱的外表面。通过调控Au/Zn ONRs中的Au NSs的负载量来实现光催化效果的优化,... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：181 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

纤锌矿型ZnO结构的模型

吉林大学博士学位论文 BiVO4是一种重要的铋系三元氧化物，因其具有广泛的可见光响应，它也地应用于光催化领域。.2.3 仿生半导体光催化剂结构决定性质，性质衍生功能。化学家致力于缔造人工的自然界，不仅为现结构之美，更是为了创造功能之美。自然界的光合作用可以实现从光能到能之间的转换，化学家们通过模仿自然界中的能量转换过程以及特殊生物的和功能特性，制备了多种多样的仿生光催化剂。仿生光催化剂主要可以分为几类：

1.3 BiVO4 在 (010) 和 (110) 晶面的电荷分离及选择性氧化还原机理示意图[88]2 离子掺杂通过在半导体中掺杂离子来提高半导体光催化剂的活性[89]。主要分为金属阳掺杂和非金属阴离子掺杂，其中金属阳离子掺杂还包括过渡金属阳离子掺杂土金属离子掺杂。当金属阳离子掺杂时，金属元素的 d 轨道和 TiO2晶格中i 离子的 d 轨道导带相重叠，使得 TiO2的导带宽化下移，导致带隙变窄，从展了半导体在可见光下的吸收[90]。并且，金属离子的掺杂可在半导体的晶引入缺陷或者改变结晶度，并在半导体的导带中引入杂质能级。该杂质能级从以下几个方面来促进半导体的光催化性能[89]：（1）掺杂的金属离子的 d 电子可以与半导体的导带或者价带之间进行电荷，从而使得半导体的紫外-可见吸收光谱发生红移，拓展其在可见光下的吸


本文编号：3037572