纳米半导体复合材料的制备及其在光/电催化领域中的应用

发布时间：2021-08-21 14:02

　　随着社会的发展,能源危机和环境污染成为亟待解决的世界性问题。为了确保人类长期可持续的发展,迫切需要开发用于生产绿色能源和修复环境的环境友好和可再生技术。光催化技术是一种“绿色”技术,由可持续的太阳能驱动,可以用于环境修复,还可以生产有价值的化学燃料,具有很大的潜力。除此之外,电催化技术也因其低成本,无污染的优点而备受关注。近年来,半导体复合材料成为在生物、医药、化工、环境、能源等领域最具发展前景与应用潜力之一,其既能保持材料原来的物理、化学特性,又将不同材料所拥有的性质有机地结合在一起。将半导体复合材料与光催化技术以及电催化技术的结合,开发用于各种应用的新型半导体光催化剂和电催化剂的设计和制造成为了解决环境和能源问题的关键途径。因而,本论文主要设计制备了多种高性能、高稳定、面向实际应用的纳米复合材料,并将其用作光/电催化剂,来处理太阳能-氢能和环境污染问题之间的转化问题。具体研究内容如下:（1）采用水热法制备了非贵金属混合相1T/2H MoSe2助催剂,将其与CdS纳米棒进行复合,得到1T/2HMoSe2/CdS（1T/2H-MC）复合材料。结果表明,混合相1T/2HMoSe2本身具有... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：167 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－３半导体光催化基本原理示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｎ?ａ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ??

（２）根据光催化的基本原理，可以得出只有当电子和空穴有效地分离并传输到??光催化剂表面，才能继续参与后续的氧化还原反应。一般来说，电子空穴对的复合时??间约为１〇－９秒，而与吸附物种的化学相互作用时间约为１〇＿８－１〇－３秒［２３］。因此，如何避??免电子空穴对的复合从根本上说是非常重要的。然而，更小Ｅｇ的半导体尽管有更宽的??光吸收范围，但是其电荷越容易复合。所以，在设计光催化剂时要对光吸收范围和电??荷分离效率之间进行平衡，同时兼顾二者，才能有效提升光催化的效率。一般，采用??合适的助催化剂可以促进电荷分离。还原助催化剂和氧化助催化剂可以分别提取光生电??子和空穴，增多主催化剂体的活性位点，并且还可以抑制光催化剂的光腐蚀以提高光稳??定性（图１－５）。所以，负载助催化剂是有效改善光催化剂性能和稳定性的手段。??

图１－４太阳光谱分布图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｏｌａｒ?ｓｐｅｃｔｒｕｍ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ??

【参考文献】：
期刊论文
[1]非TiO2光催化剂去除气态VOCs[J]. 张晓东,杨阳,李红欣,邹学军,王玉新.  化学进展. 2016(10)
[2]纳米二氧化钛的光催化机理及其在有机废水处理中的应用[J]. 张万忠,乔学亮,邱小林,陈建国,罗浪里.  人工晶体学报. 2006(05)



本文编号：3355739