二维半导体材料的设计及其光电催化性能研究
发布时间：2021-04-23 11:39
能源和环境是人类文明赖以生存的基础。自从1994年联合国气候变化框架公约生效,世界各地的科学家们从未停止过对温室气体利用方式的探索。在过去几十年中,各种转化策略,如通过物理和化学方法将二氧化碳转化为化学燃料。通过电解水产氢得到优质清洁的氢气能源,是一·种可靠方便成本低的氢能获取技术。同时,利用太阳能将CO2转化为化学燃料是解决能源利用和温室效应一举两得的发展方式,已经得到了科研工作者们的广泛认可,被证明是一个非常有前景的CO2转化解决方案。不论是电催化产氢还是太阳能驱动CO2还原领域中,催化剂的设计和构建都是其进一步应用的关键。半导体材料原子级厚度二维材料凭借独特的微观结构特点和优异的宏观电光性能,在电催化和光催化领域有着不可限量的发展前景。因此,本文以二维半导体材料为基础,通过构建合适的结构模型,采用多种调控机制和理论模型计算,建立了微观结构同宏观性能之间的理论关系,探究了催化反应中的机理历程。本论文主要研究内容如下:1.首次合成了具有双氧空位的三氧化钼单层二维薄片,提高了电解水的效率。MoO3具有典型的层状结构,层与层之间由较弱的范德华力结合,通过高温掺杂,插层剥离,快速煅烧得到富...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 二维半导体材料的构建
1.2.1 二维半导体材料的结构特征
1.2.2 二维半导体材料的合成和表征
1.2.3 二维半导体材料的结构调控
1.3 二维半导体材料在光电驱动催化领域研究进展
1.3.1 二维半导体材料在电催化水分解中的应用
1.3.2 二维半导体材料在光催化二氧化碳还原中的应用
1.4 二维半导体材料光催化二氧化碳还原中的微观动力学研究
1.4.1 光催化二氧化碳还原中的机理研究
1.4.2 原位表征技术在探究反应过程中的应用
1.4.3 过渡态理论计算在研究动力学特征中的应用
1.5 本论文的选题背景和研究内容
参考文献
第2章 富含双氧空位的二维薄片实现稳健的电解水性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 样品制备
2.2.2 产物表征
2.2.3 电化学性能测试
2.2.4 计算方法
2.2.5 正电子湮没谱
2.3 结果与讨论
3单层纳米片的合成机理及表征"> 2.3.1 N掺杂MoO3单层纳米片的合成机理及表征
3单层纳米片的表征"> 2.3.2 未掺杂MoO3单层纳米片的表征
2.3.3 双氧空位的表征
2.3.4 电催化产氢性能
2.4 本章小结
参考文献
第3章 镍掺杂对光催化二氧化碳还原选择性的调控及机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 样品制备
3.2.2 样品表征
3.2.3 表面光电压谱测量
3.2.4 光催化二氧化碳还原测试
3.2.5 密度泛函理论计算
3.3 结果与讨论
2O4原子级厚度二维薄片的表征"> 3.3.1 镍掺杂ZnCo2O4原子级厚度二维薄片的表征
3.3.2 适合光催化二氧化碳还原的能带结构
3.3.3 载流子分离和化学吸附
3.3.4 光催化二氧化碳还原性能
3.3.5 还原过程中间体及反应机理推测
3.4 本章小结
参考文献
第4章 局域单原子掺杂二维材料的光催化二氧化碳还原研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 样品制备
4.2.2 样品表征
4.2.3 表面光电压谱测量
4.2.4 荧光寿命谱
4.2.5 光催化二氧化碳还原测试
4.2.6 密度泛函理论计算
4.3 结果与讨论
2O4原子级厚度二维薄片的表征"> 4.3.1 铈单原子掺杂ZnGa2O4原子级厚度二维薄片的表征
4.3.2 能带结构和光催化性能
4.3.3 载流子行为和化学吸附
4.3.4 还原过程中间体及反应动力学计算
4.4 本章小结
参考文献
第5章 总结及展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3155259
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 二维半导体材料的构建
1.2.1 二维半导体材料的结构特征
1.2.2 二维半导体材料的合成和表征
1.2.3 二维半导体材料的结构调控
1.3 二维半导体材料在光电驱动催化领域研究进展
1.3.1 二维半导体材料在电催化水分解中的应用
1.3.2 二维半导体材料在光催化二氧化碳还原中的应用
1.4 二维半导体材料光催化二氧化碳还原中的微观动力学研究
1.4.1 光催化二氧化碳还原中的机理研究
1.4.2 原位表征技术在探究反应过程中的应用
1.4.3 过渡态理论计算在研究动力学特征中的应用
1.5 本论文的选题背景和研究内容
参考文献
第2章 富含双氧空位的二维薄片实现稳健的电解水性能
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 样品制备
2.2.2 产物表征
2.2.3 电化学性能测试
2.2.4 计算方法
2.2.5 正电子湮没谱
2.3 结果与讨论
3单层纳米片的合成机理及表征"> 2.3.1 N掺杂MoO3单层纳米片的合成机理及表征
3单层纳米片的表征"> 2.3.2 未掺杂MoO3单层纳米片的表征
2.3.3 双氧空位的表征
2.3.4 电催化产氢性能
2.4 本章小结
参考文献
第3章 镍掺杂对光催化二氧化碳还原选择性的调控及机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 样品制备
3.2.2 样品表征
3.2.3 表面光电压谱测量
3.2.4 光催化二氧化碳还原测试
3.2.5 密度泛函理论计算
3.3 结果与讨论
2O4原子级厚度二维薄片的表征"> 3.3.1 镍掺杂ZnCo2O4原子级厚度二维薄片的表征
3.3.2 适合光催化二氧化碳还原的能带结构
3.3.3 载流子分离和化学吸附
3.3.4 光催化二氧化碳还原性能
3.3.5 还原过程中间体及反应机理推测
3.4 本章小结
参考文献
第4章 局域单原子掺杂二维材料的光催化二氧化碳还原研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 样品制备
4.2.2 样品表征
4.2.3 表面光电压谱测量
4.2.4 荧光寿命谱
4.2.5 光催化二氧化碳还原测试
4.2.6 密度泛函理论计算
4.3 结果与讨论
2O4原子级厚度二维薄片的表征"> 4.3.1 铈单原子掺杂ZnGa2O4原子级厚度二维薄片的表征
4.3.2 能带结构和光催化性能
4.3.3 载流子行为和化学吸附
4.3.4 还原过程中间体及反应动力学计算
4.4 本章小结
参考文献
第5章 总结及展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
攻读博士期间发表的学术论文
致谢
本文编号：3155259
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3155259.html
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