碳量子点和光子晶体协同提高TiO 2 光催化性能

发布时间：2021-10-29 16:54

　　TiO₂由于光催化活性高、化学性质稳定且无毒环保等优点成为光催化领域最常用的催化剂,但因为其禁带较宽、光生电子和空穴易复合而导致光催化性能受到限制。近年来出现的新型材料——碳量子点和光子晶体,为增强TiO₂光催化性能提供了新的途径,但目前大部分研究局限于单独使用碳量子点或光子晶体来提高TiO₂的光催化活性,提升效果十分有限。因此本论文提出碳量子点和光子晶体协同提高TiO₂光催化性能的研究,论文研究内容如下:首先通过水热法合成了粒径均匀的掺杂氮（N）的碳量子点（NCQDs）,并考察了NCQDs在不同光源激发下的荧光性能。发现以氙灯为光源时测得的NCQDs的“上转换发光性能”其实是入射光的1/2倍频光引起的普通荧光。而NCQDs在高频激光光源的激发下,才存在真正的上转换发光。因此,NCQDs并不能作为光束转换器来促进TiO₂对可见光的吸收。但由于NCQDs有良好的可见光吸收性能,因此可以作为光敏剂来拓宽TiO₂的吸收边。其次,通过旋涂法制备了纳米晶TiO

【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

TiO2光催化原理示意图

第1 章 文献综述进一步验证 CQDs 能作为电子给体，他们将 CQDs 与硝酸银溶液混合，用可照射，随着照射时间的增加，表面等离子体吸收信号逐渐增强，表明溶液中g 单质逐渐增多，而在相同条件下，溶液中不含 CQDs 时，并未检测到 Ag 单生成，说明在可见光照射下，CQDs 产生光生电子引起了 Ag+的还原。Willia[36]发现了在光激发下从 CQDs 到 TiO2导带的超快速电子注入，时间常数<15 hu 等[37]认为 CQDs 在染料敏化太阳能电池中可作为电子快速传输通道，促进电子从染料向 TiO2的注入，实验证明，在无 CQDs 和有 CQDs 协助的情况下子注入时间从 260~307 ps 降低至 90~106 ps，光电转换效率从 8.81%提高0.15%，下图 1.2 为 CQDs 作为电子传输通道的示意图。

中国石油大学（北京）硕士学位论文“自下而上法”包括高温热解法[41]，微波辐射法[42]和水热法[43]等。高温直接将碳源（如柠檬酸等）在高温下煅烧获得 CQDs。微波辐射法利用微源的水溶液，在数分钟内即可得到大量的 CQDs。水热法是最便捷环保的使用柠檬酸、葡萄糖等有机碳源为原料，在反应釜中经高温水热反应获方法易于在 CQDs 中掺杂杂原子，因此被研究者广泛应用。本实验采用备 CQDs。


本文编号：3465025