晶面诱导制备钒酸铋/硫化镉复合材料及其光催化性能研究
发布时间：2021-09-22 02:42
当前环境下,人类社会生产和生活对能源的需求越来越多,人们进行社会活动对环境造成的破坏越来越严重,传统的获取能源的方式已经不能满足人们的需求,且传统化石能源的过度开发利用产生大量的污染物,造成严重的环境问题,已经威胁到人类赖以生存的环境,影响人们的身体健康。半导体催化材料以太阳光作为能量输入,可以实现光解水获取氢气,还原二氧化碳以及降解污染物等,不仅可以产生能量供应生产和生活使用,还可以治理污染减轻生态环境所面临的压力。半导体材料光催化技术巨大的应用前景吸引着众多学者的关注。钒酸铋和硫化镉这两种半导体材料在可见光下有着良好的光电转化能力,在光催化方面有着广泛的应用。本文通过水热法制备晶面分离的十面体状单斜相钒酸铋,并通过可见光照射钒酸铋晶面诱导效应将硫化镉纳米颗粒沉积在钒酸铋的{010}面上,并调整实验条件和BiVO4与CdS前驱物比例来制备性能优异的复合光催化剂材料,基于表征测试分析复合材料的结构、光电性能以及光催化性能。本论文主要内容如下:（1）采用水热法制备出晶面分离的十面体状单斜相钒酸铋,并在可见光照射下BiVO4的光电子聚集面{010...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应机理
这个过程也可以称作为人工光合作用[23]。如图1-2 所示。当一束光照射半导体材料时，材料受到光照激发产生电子-空穴对，并与水分子发生一系列反应，使水分解产生 H2和 O2；在使用氢气释放能量的过程中，不管是直接燃烧释放热能，还是燃料电池释放电能，还是通过其他途径利用氢气释放能量，其排放产物只有 H2O，并没有 CO2以及其他气体的排放。因此，氢气释放能量的过程是一个良性可以循环的过程。随着燃料电池技术发展，性能提升，制氢成本降低和其他相关配套装置的发展，可为解决当前的能源问题、全球气候问题和环境恶化问题提供巨大的帮助[24]。图 1-2 光催化全解水示意图从热力学方面来说，水不能自发分解生成氢气和氧气，在这个过程中吉布斯自由能（△G>0）增加是熵减的过程。换种方式说就是在标况下，至少需要从外界获得足够的能量（237kJ）才能够使 1mol 的 H2O 完全裂解成氢气和氧气。从电化学方面来说
第一章 绪论为 1.5-1.7 eV 的电子（e-）才能是使水分解[26, 27]。图 1-3 典型的四电子光催化分解水机理最近 Liu 等[28]人发现与上述不同的双电子光催化逐步分解水制 H2原理，并将此研究结果发表在自然杂志上，如图 1-4。此过程共有两步：首先，两分子 H2O在两个能量为 1.78 eV 的电子（e-）参与下生成一分子 H2O2和一分子 H2。由于过电势的存在，实际上参与反应的电子（e-）的能量为 2.0eV；随后，H2O2发生歧化反应，这是一个能够自发发生的过程，但反应速率不快，需要外界辅助来提高其反应速率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池技术应用现状及发展趋势分析[J]. 程一步. 石油石化绿色低碳. 2018(02)
[2]浅析燃料电池[J]. 杨莉婷,冯立纲,张久俊. 自然杂志. 2017(04)
[3]电动汽车用氢燃料电池发展综述[J]. 付甜甜. 电源技术. 2017(04)
[4]Developing new understanding of photoelectrochemical water splitting via in-situ techniques:A review on recent progress[J]. Jiajie Cen,Qiyuan Wu,Mingzhao Liu,Alexander Orlov. Green Energy & Environment. 2017(02)
[5]光化学合成太阳能燃料的研究进展[J]. 陈雅倩,吴梁鹏,李娟,李新军. 新能源进展. 2016(06)
[6]水热法制备Eu复合BiVO4纳米片及其光催化降解性能[J]. 汪志新,黄少斌,费志宾,简子聪. 化工进展. 2016(04)
[7]半导体光催化剂的研究进展[J]. 贺国锋,张倩,王娟,张雪江,刘晨辉,陈璐璐. 山西化工. 2016(01)
[8]钒酸铋催化剂的制备与其光催化性能研究进展[J]. 吴春红,黄应平,赵萍,周薇,贾漫珂,方艳芬. 应用化工. 2015(11)
[9]大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较[J]. 李庆勋,刘晓彤,刘克峰,张天釜,孔繁华. 天然气化工（C1化学与化工）. 2015(01)
[10]探究多相光催化在水污染治理中的应用[J]. 孟祥芳,陈爱燕. 山东工业技术. 2014(11)
博士论文
[1]复合TiO2纳米管阵列、杂化BiVO4光催化剂的制备及应用研究[D]. 李飞.郑州大学 2016
硕士论文
[1]钒酸铋的形貌调控及光催化性能研究[D]. 王桂林.哈尔滨理工大学 2016
[2]BiVO4复合半导体的制备及可见光催化性能的研究[D]. 田鹏.南京理工大学 2015
本文编号：3402976
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光催化反应机理
这个过程也可以称作为人工光合作用[23]。如图1-2 所示。当一束光照射半导体材料时，材料受到光照激发产生电子-空穴对，并与水分子发生一系列反应，使水分解产生 H2和 O2；在使用氢气释放能量的过程中，不管是直接燃烧释放热能，还是燃料电池释放电能，还是通过其他途径利用氢气释放能量，其排放产物只有 H2O，并没有 CO2以及其他气体的排放。因此，氢气释放能量的过程是一个良性可以循环的过程。随着燃料电池技术发展，性能提升，制氢成本降低和其他相关配套装置的发展，可为解决当前的能源问题、全球气候问题和环境恶化问题提供巨大的帮助[24]。图 1-2 光催化全解水示意图从热力学方面来说，水不能自发分解生成氢气和氧气，在这个过程中吉布斯自由能（△G>0）增加是熵减的过程。换种方式说就是在标况下，至少需要从外界获得足够的能量（237kJ）才能够使 1mol 的 H2O 完全裂解成氢气和氧气。从电化学方面来说
第一章 绪论为 1.5-1.7 eV 的电子（e-）才能是使水分解[26, 27]。图 1-3 典型的四电子光催化分解水机理最近 Liu 等[28]人发现与上述不同的双电子光催化逐步分解水制 H2原理，并将此研究结果发表在自然杂志上，如图 1-4。此过程共有两步：首先，两分子 H2O在两个能量为 1.78 eV 的电子（e-）参与下生成一分子 H2O2和一分子 H2。由于过电势的存在，实际上参与反应的电子（e-）的能量为 2.0eV；随后，H2O2发生歧化反应，这是一个能够自发发生的过程，但反应速率不快，需要外界辅助来提高其反应速率。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氢燃料电池技术应用现状及发展趋势分析[J]. 程一步. 石油石化绿色低碳. 2018(02)
[2]浅析燃料电池[J]. 杨莉婷,冯立纲,张久俊. 自然杂志. 2017(04)
[3]电动汽车用氢燃料电池发展综述[J]. 付甜甜. 电源技术. 2017(04)
[4]Developing new understanding of photoelectrochemical water splitting via in-situ techniques:A review on recent progress[J]. Jiajie Cen,Qiyuan Wu,Mingzhao Liu,Alexander Orlov. Green Energy & Environment. 2017(02)
[5]光化学合成太阳能燃料的研究进展[J]. 陈雅倩,吴梁鹏,李娟,李新军. 新能源进展. 2016(06)
[6]水热法制备Eu复合BiVO4纳米片及其光催化降解性能[J]. 汪志新,黄少斌,费志宾,简子聪. 化工进展. 2016(04)
[7]半导体光催化剂的研究进展[J]. 贺国锋,张倩,王娟,张雪江,刘晨辉,陈璐璐. 山西化工. 2016(01)
[8]钒酸铋催化剂的制备与其光催化性能研究进展[J]. 吴春红,黄应平,赵萍,周薇,贾漫珂,方艳芬. 应用化工. 2015(11)
[9]大规模工业制氢工艺技术及其经济性比较[J]. 李庆勋,刘晓彤,刘克峰,张天釜,孔繁华. 天然气化工（C1化学与化工）. 2015(01)
[10]探究多相光催化在水污染治理中的应用[J]. 孟祥芳,陈爱燕. 山东工业技术. 2014(11)
博士论文
[1]复合TiO2纳米管阵列、杂化BiVO4光催化剂的制备及应用研究[D]. 李飞.郑州大学 2016
硕士论文
[1]钒酸铋的形貌调控及光催化性能研究[D]. 王桂林.哈尔滨理工大学 2016
[2]BiVO4复合半导体的制备及可见光催化性能的研究[D]. 田鹏.南京理工大学 2015
本文编号：3402976
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