In 2 S 3 微/纳米晶及其复合材料的可控合成和性能研究
发布时间：2021-10-06 17:55
过去几十年来,工业的发展带来了水污染问题和能源问题解决这些问题已迫在眉睫。半导体光催化技术被人们广泛的认为是解决能源问题和水污染问题的有效方法。β-In2S3是缺陷尖晶石结构的窄带缝的光催化剂,由于能在可见光下响应而被广泛的应用在光催化领域。本课题通过调控反应条件制备出具有良好光催化性能的纯相In2S3光催化剂。成功的合成了 RGO@In2S3复合催化剂、Ag/In2S3光催化剂和RGO/Ag/In2S3三元光催化剂,有效的抑制了 In2S3光生载流子的复合,提高了材料的光催化性能。（1）通过优化水热法过程中的反应温度和溶剂（水和乙醇的比例）合成In2S3光催化剂。研究了不同反应条件下合成的In2S3光催化剂的形貌、结构、光电性能和光催化性能之间的关系。结果表明:当反应溶剂是水、反应温度180℃时,水热反应12 h时合成的In2S3光催化剂具有优异的结晶性,这有效的促进了光生载流子的分离和传输。（2）采用一步水热法成功制备了 RGO@In2S3光催化剂。通过调控GO加入量来研究RGO@In2S3光催化剂的形貌、微观结构、光电性能及光催化性能的影响。结果表明:在RGO和In2S3费米能级...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ｐ－ｎ光催化反应过程机理图［１８］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ＾１８】??
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载流子的??复合得到了抑制，丨ｎ２Ｓ３／Ｂｂ〇２Ｃ〇３对ＲｈＢ的降解效率分别是丨ｎ２Ｓ３＊?Ｂｉ２０２Ｃ０３?３倍和５??倍，且ＩｍＳ３／Ｂｉ２〇２Ｃ０３具有良好的循环稳定性。??，?ＳＣＩ?ｓｅｎ?■、?ＳＣＩ?ｓｅｎ?ｓｃｉ?ｓａｉ?ｊ??（？）?、?（ｂ）?１一￣⑷：???Ｄ＜Ｖ？?＊?１【?＊?Ｉｔ?Ｚ?“ＴＴＦ＂疆?Ｌ??Ｔｙｐｅ?Ｉ?ｈｃｔｃｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?Ｔｙｐｅ?ＩＩ?ｈｃｔｃｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?Ｔｙｐｅ?ＩＩＩ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ??图１－３?：⑻丨型（嵌入式屏质结；（ｂ）ｉｉ型（交错式）异质结；（ｃ）ｉｎ型（断裂式屏质结［６７】??Ｆｉｇ．１－３：?Ｔｙｐｅ?Ｉ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ；?（ｂ）?Ｔｙｐｅ?ＩＩ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ；?（ｃ）?Ｔｙｐｅ?ＩＩＩ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｔ６７！??进一步为解决异质结构导致电子和空穴的氧还原能力降低的问题，研究者们发现可??以通过设计Ｚ－型结构光催化剂来有效解决该问题。Ｚ－型结构包括直接型Ｚ－型结构和间接??型Ｚ－型结构（如图１－４）；它不仅能起到普通异质结构分离载流子的作用，同时还不会损??害电子和空穴的氧化还原能力。Ｙａｎ＾等人通过水热法和均匀沉淀法两步合成??Ａｇ３Ｐ〇４／ＡｇＡｎ２Ｓ３，ＴＥＭ结果显示在Ａｇ３Ｐ０４和丨ｎ２Ｓ３界面形成稳定的Ａｇ３Ｐ０４－Ａｇ－Ｉｎ２Ｓ３间??接Ｚ－型异质结结构。??ｗ?Ａ?．??Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??（ａ？?ＳＣＩ?丄』（ｂ＞?ＳＣＩ?ｇ－Ｃ．Ｎ，??ｄｗ?＞＿Ｌｘａ?ｄｗ?Ｉ?ｖｎ??＂）Ｗｉｒｈ－ｈｈ???－Ｂ—Ｖ＞??ｊ??图Ｍ：?Ｚ－型异
【参考文献】：
期刊论文
[1]Suitable energy platform significantly improves charge separation of g-C3N4 for CO2 reduction and pollutant oxidation under visible-light[J]. Amir Zada,Nauman Ali,Fazle Subhan,Natasha Anwar,Muhammad Ishaq Ali Shah,Muhammad Ateeq,Zahid Hussain,Khair Zaman,Momin Khan. Progress in Natural Science:Materials International. 2019(02)
[2]原位反应制备ZnS/还原氧化石墨烯复合材料及其光催化性能[J]. 铁伟伟,杜兆禹,高远浩,朱聪旭. 复合材料学报. 2017(05)
[3]基于能带结构理论的半导体光催化材料改性策略[J]. 王丹军,张洁,郭莉,申会东,付峰,薛岗林,方轶凡. 无机材料学报. 2015(07)
[4]Citric acid-assisted synthesis of nano-Ag/BiO Br with enhanced photocatalytic activity[J]. Xiuli Li,Xiaoming Mao,Xiaochao Zhang,Yunfang Wang,Yawen Wang,Hui Zhang,Xiaogang Hao,Caimei Fan. Science China Chemistry. 2015(03)
本文编号：3420482
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ｐ－ｎ光催化反应过程机理图［１８］??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｈｅ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ＾１８】??
生本质上的改变，如会产生光吸收蓝移、能带宽化??等现象，这些现象都有助于材料光催化性能的改善。??－２？ｒ?Ｎ，＇＇??｜?減咖?ｂａｎｄ?Ｓｌｔ．??ｈＨｎｉｉｉＭｉ?＇＇．ｌｉａｓ?＾?／ｉ－＾ｕｕｏ??（－ｎ?ＩＨＶｌＵ?ｒ），??ｉ?ｉ?Ｉ?＞?一?＞?／ｎ〇ｒ，＜，?■?—ＨＯ；＞ａｑＭ＾??，？?｜－５?０?＊?２?■?＾??Ｗｉ?＾?＂?＇?■?—，？鑛??丨?！?＋?Ｈ?１?札ｄ?ｎｌ?山：??Ｖｔｋｎｃｃ?ｈａｎｄ???１?－８?ｏ?Ｌ??图１－２常见半导体光催化剂能带结构［２°１??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｂａｎｄ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｍｍｏｎ?ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ１２０】??（３）光生载流子的分离和迁移效率。在光能的激发下，光催化剂的价带电子受到激??发迁移到导带，在价带留下对应的光生空穴，即产生了成对的电子－空穴对。电子－空穴对??会直接或者间接的参与整个光催化反应过程。但是激发的电子和空穴对中部分／大部分的??电子和空穴发生从新复合，电子和空穴的复合是阻碍材料光催化性能提升的重要原因之??一。因此，改善电子－空穴分离效率是提高光催化剂性能的重要途径１２２１，常见的措施有调??控形貌结构［？２５】、构建异质结构＾２６—２８１、与碳材料复合ｌ２Ｗ１１、助催化剂的改性［＆３４１等，??这些措施会在后文进行详细陈述。??１．３?Ｉｎ２Ｓ３材料研宄背景及应用??１．３．１?ＩｍＳ３材料的研宄背景??硫化铟（Ｉｎ２Ｓ３，?ｉｎ－ＩＶ族硫化物）一种重要的半导体材料。主要有三种晶型，分别是缺??陷立方结构的ａ－ｌｎ２Ｓ３、缺陷尖晶石结构的（３－Ｉｎ２Ｓ
载流子的??复合得到了抑制，丨ｎ２Ｓ３／Ｂｂ〇２Ｃ〇３对ＲｈＢ的降解效率分别是丨ｎ２Ｓ３＊?Ｂｉ２０２Ｃ０３?３倍和５??倍，且ＩｍＳ３／Ｂｉ２〇２Ｃ０３具有良好的循环稳定性。??，?ＳＣＩ?ｓｅｎ?■、?ＳＣＩ?ｓｅｎ?ｓｃｉ?ｓａｉ?ｊ??（？）?、?（ｂ）?１一￣⑷：???Ｄ＜Ｖ？?＊?１【?＊?Ｉｔ?Ｚ?“ＴＴＦ＂疆?Ｌ??Ｔｙｐｅ?Ｉ?ｈｃｔｃｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?Ｔｙｐｅ?ＩＩ?ｈｃｔｃｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ?Ｔｙｐｅ?ＩＩＩ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ??图１－３?：⑻丨型（嵌入式屏质结；（ｂ）ｉｉ型（交错式）异质结；（ｃ）ｉｎ型（断裂式屏质结［６７】??Ｆｉｇ．１－３：?Ｔｙｐｅ?Ｉ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ；?（ｂ）?Ｔｙｐｅ?ＩＩ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ；?（ｃ）?Ｔｙｐｅ?ＩＩＩ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｔ６７！??进一步为解决异质结构导致电子和空穴的氧还原能力降低的问题，研究者们发现可??以通过设计Ｚ－型结构光催化剂来有效解决该问题。Ｚ－型结构包括直接型Ｚ－型结构和间接??型Ｚ－型结构（如图１－４）；它不仅能起到普通异质结构分离载流子的作用，同时还不会损??害电子和空穴的氧化还原能力。Ｙａｎ＾等人通过水热法和均匀沉淀法两步合成??Ａｇ３Ｐ〇４／ＡｇＡｎ２Ｓ３，ＴＥＭ结果显示在Ａｇ３Ｐ０４和丨ｎ２Ｓ３界面形成稳定的Ａｇ３Ｐ０４－Ａｇ－Ｉｎ２Ｓ３间??接Ｚ－型异质结结构。??ｗ?Ａ?．??Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??（ａ？?ＳＣＩ?丄』（ｂ＞?ＳＣＩ?ｇ－Ｃ．Ｎ，??ｄｗ?＞＿Ｌｘａ?ｄｗ?Ｉ?ｖｎ??＂）Ｗｉｒｈ－ｈｈ???－Ｂ—Ｖ＞??ｊ??图Ｍ：?Ｚ－型异
【参考文献】：
期刊论文
[1]Suitable energy platform significantly improves charge separation of g-C3N4 for CO2 reduction and pollutant oxidation under visible-light[J]. Amir Zada,Nauman Ali,Fazle Subhan,Natasha Anwar,Muhammad Ishaq Ali Shah,Muhammad Ateeq,Zahid Hussain,Khair Zaman,Momin Khan. Progress in Natural Science:Materials International. 2019(02)
[2]原位反应制备ZnS/还原氧化石墨烯复合材料及其光催化性能[J]. 铁伟伟,杜兆禹,高远浩,朱聪旭. 复合材料学报. 2017(05)
[3]基于能带结构理论的半导体光催化材料改性策略[J]. 王丹军,张洁,郭莉,申会东,付峰,薛岗林,方轶凡. 无机材料学报. 2015(07)
[4]Citric acid-assisted synthesis of nano-Ag/BiO Br with enhanced photocatalytic activity[J]. Xiuli Li,Xiaoming Mao,Xiaochao Zhang,Yunfang Wang,Yawen Wang,Hui Zhang,Xiaogang Hao,Caimei Fan. Science China Chemistry. 2015(03)
本文编号：3420482
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