石墨相氮化碳基异质结光催化剂的制备及光催化性能研究

发布时间：2021-03-04 19:54

　　工业的快速发展已经引发严重的环境污染和能源短缺问题,半导体光催化被认为是解决这些问题的有效技术手段之一。在各种光催化剂中,石墨相氮化碳（CN）作为一种无金属成分、绿色环保、高化学稳定性和独特物理化学性质的可见光响应光催化剂,引起了广泛关注。CN光催化剂已被广泛应用于水污染处理,二氧化碳还原,分解水制氢和催化有机反应等方面。然而,CN存在比表面积低和光生载流子复合率高等不足之处,这极大的限制其光催化性能。近十年来,基于CN的异质结构因其能够有效提高光催化性能而引起了全世界科学家的关注。本论文主要研究CN基异质结光催化剂的制备及性能,选用钨酸铋（BW）和钒酸铋（BV）这两种铋基半导体与CN形成异质结光催化剂,研究其在可见光下对苄胺氧化的催化性能和机理。同时选用石墨烯量子点（GQDs）来修饰石墨相氮化碳纳米棒（CNNR）,得到的GQDs/CNNR光催化剂实现对抗生素的高效去除。相关工作如下:1.石墨相氮化碳/钨酸铋（CN/BW）异质结光催化剂是通过在CN表面上水热生长BW制备的。表征结果表明,复合材料很好地耦合在一起,并且形成Ⅱ型能带结构能有效促进光生电子空穴对的分离。以苄胺氧化反应为模型研... 

【文章来源】：浙江理工大学浙江省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２ＣＮ的光催化机理［２３Ｌ??２３

图１３肖特堪结Ｍ

浙江理工大学硕士学位论文?石墨相氮化碳基异质结光催化剂的制备及光催化性能研宂??Ｍｅｔａｌ－ｌｉｋｅ??ＶＢ＾??Ｄ＾Ｓ?ｈ１?ｈ＇??ＤＶ??图１３肖特堪结Ｍ。??Ｆｉｇ．?１．３?Ｓｃｈｏｔｔｋｙ?ｊｕｎｃｔｉｏｎ１６７１．??１．３．４．２无机半导体／石墨相氮化碳异质结??ＣＮ与半导体耦合是提高空间电荷迁移和分离的有效方法。原则上，由于两个不同的??半导体（ＳＩ和Ｓ２）的能带结构不相等，在这种异质结光催化剂中形成了清晰的界面。半导体??／ＣＮ异质结构中有两个潜在的双电荷转移途径，即ＩＩ型异质结和直接Ｚ型异质结机制（阁??１．４）。通常，对于常规的ＩＩ型异质结电荷转移机制（图１．４ａ），?Ｓ１的导带（ＶＢ）和价带（ＣＢ）电??位高于Ｓ２。结果，光诱导的电子从Ｓ１的ＣＢ迁移到Ｓ２的ＣＢ，同时剩余的空穴从Ｓ２的??ＶＢ迁移到Ｓ１的ＶＢ。最终，在Ｓ２的ＣＢ上积累的电子和Ｓ１的ＶＢ上积累的空穴将与光??催化体系中的物质发生反应。而在直接的Ｚ型异质结机理（图１．４ｂ），在Ｓ２的ＣＢ上激发的??电子通过横截面转移到Ｓ１的ＶＢ，随后在其上消耗空穴。同时，电子和空穴分别在Ｓ１的??ＣＢ和Ｓ２的ＶＢ?Ｉ＇．有效分离，它们通常具有较高的氧化还原电位。迄今为止，经制造出??了多种基于ＣＮ的半导体异质结构??⑻?Ｍ?（ｂ）??＇?▲?ｈｖ?〇２＊＇?ｈｖ??ｃ￣?Ｃ＇?？?ｃ＿?ｃ＿??ＣＢ?个?ｊ?？．?ｃ￣?ｃ￣?°２?〇２?ＣＢ?个?ｅ＿?ｅ＿??个ＣＢ?个ＣＢ??Ｈ２〇?ＶＢ?２?ＶＢ??ｈ丨?ｈ丨￣?ＶＢ?ｈ１?ｈ＊?ＶＢ?Ｈ２°??？ＯＨ?ｈ＊?ｈｆ１?ｈ＇?ｈ＇?＾??

【参考文献】：
期刊论文
[1]g-C3N4界面改性:掺杂金属硫化物构建新型异质结光催化剂的能源转换展望（英文）[J]. 任亦杰,曾德乾,Wee-Jun Ong.  催化学报. 2019(03)



本文编号：3063816