光催化金属—有机框架及半导体超薄纳米片体系的超快载流子动力学研究

发布时间：2021-10-06 16:54

　　金属-有机框架材料（MOF）作为一种新兴的介孔型配位化合物,凭借其比表面积大、催化位点多、热稳定良好等诸多优点,近年来引起人们的广泛关注,并越来越多地被用于高效光催化剂的开发。然而,MOF材料作为光催化剂,其催化性能往往不够理想。更重要的是,我们对MOF光催化过程中的反应机理仍然缺乏足够的认识。为了更加深入地研究MOF光催化体系中的物理机制,我们借助飞秒瞬态吸收光谱等技术,深入地研究了若干基于MOF的复合材料体系中的载流子超快动力学行为。我们首先在“MOF-金属单原子”复合体系中,研究了金属助催化剂的粒径大小对催化性能及载流子动力学的影响。之后,我们发现在MOF作为电子给体的“MOF-金属纳米颗粒”复合体系中,金属纳米颗粒与MOF晶体的相对位置将对体系内电子的转移效率的产生重要影响,继而决定光催化体系的性能高低。同时,我们在一个MOF作为电子受体的“半导体-MOF”模型体系中,证实这种微妙的“位置效应”同样存在于半导体纳米颗粒与MOF晶体之间的电子转移过程中,并将影响复合材料的催化活性。此外,我们制备出一种高性能的“MOF-导电聚合物”复合催化材料,并揭示了该复合材料在催化过程中的电荷... 

【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】：146 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２?“泵浦Ｈ采测”系统结构示意图??

在一般的分子体系中，瞬态吸收改变信号（Ｍ）主要包含三种过程的??贡献［＇分别为激发态吸收（ＥＳＡ）信号、受激发射（ＳＥ）信号和基态漂白（ＧＳＢ）信??号，如图１．３所示。在这三种信号中，激发态吸收信号表现为正的信号，而受??激发射信号和基态漂白信号均表现为负信号。??ＥＳＡ?｝??｝爾??ＯＳＢ?ＳＥ?－?ｔＪ??Ｓｕｍ??Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?°ｌ?ｇｒｏｕｎｄ??图１．３超快瞬态吸收光谱中三种主要成分示意图??对于激发态吸收过程，样品被泵浦到激发态，在一定的波长范围内可能出??现由激发态向更高的激发态的跃迁，此时这一波段的探测光可以被吸收，即会??出现吸收改变信号（Ｍ）为正的情形。??对于基态漂白过程来说，样品从基态被泵浦到激发态造成样品的基态布居??数减少，若此时探测的波长区间对应的是基态吸收，那么由于样品的基态布居??数减少则会引起吸收改变信号（Ａ／Ｉ）产生负的信号。??最后我们来看受激发射过程。对一个双能级系统来说，从激发态到基态的??受激发射的爱因斯坦系数（Ａ２Ｉ）与从基态到激发态吸收的爱因斯坦系数（Ａｌ２）是相??等的。当样品被泵浦到激发态，激发态的布居数增多，当探测光脉冲探测受激??区域时，会产生受激发射的过程。受激发射只有在光学跃迁允许时才能发生，??其产生的发射光谱形状往往与样品的荧光光谱相似。在受激发射过程中

论的荧光均为光致发光。??１．４．１荧光基本原理??光致发光的原理如图１．４所示??ｓ，?－??＿?——＾?Ｍｔｍａｉ?ｃｏｎｖｍｏｎ???Ｃ—??Ｖｉｕａｆｅｏｎａｉ?ＦｔＵｕａｉｏｎ??ｓ】—Ｔ??ｌｒｗ＊ｒｓｙｓｌｔｆｒ?７??ＡＪＫＫＷＸｉ?ｃｆ〇８８ｉｎ〇?—＾?ｒ—?ｒｔｔｏｏｌｗｎ??Ｆｘｉｏｒ＾ｃｔｏｃｔ??ｓ。———??—」：—??图１．４?Ｊａｂｌｏｎｓｋｉ能级示意图??５??

【参考文献】：
博士论文
[1]无机半导体光催化微纳体系的飞秒瞬态吸收光谱研究[D]. 陈宗威.中国科学技术大学 2017
[2]复杂分子体系及光催化微纳体系的飞秒瞬态吸收光谱研究[D]. 胡嘉华.中国科学技术大学 2016
[3]分子体系及半导体微纳结构的超快动力学研究[D]. 葛晶.中国科学技术大学 2015

硕士论文
[1]与表面等离激元相关的谱学与动力学研究[D]. 陈鹿.中国科学技术大学 2017



本文编号：3420395