碳量子点/木材遗态结构氧化铈制备新型光催化材料的研究

发布时间：2022-09-21 17:38

　　日益严重的环境污染与资源紧缺促进了半导体光催化剂的研究发展,在半导体光催化的研究中有3个方向,一是选择催化剂的体系;二是催化剂的掺杂、修饰或负载;三是合成工艺与制备方法的研究。笔者选取了近年来备受关注的二氧化铈光催化剂,还用木粉为原料制备出的碳量子点对氧化铈进行了修饰,采用了木材模板法的遗态转化工艺制备仿生木材结构的氧化铈。本研究将木粉基碳量子点与木材遗态结构氧化铈制备成新型催化剂,分别研究了碳量子点与遗态结构氧化铈的各项性能,并对其光催化降解亚甲基蓝的性能进行了测试,主要研究结果如下:1、用木粉和柠檬酸、乙二胺在水热反应釜中,200℃下反应6h,成功合成了氮掺杂的碳量子点。氮掺杂碳量子点的平均粒径为3.81nm,较未掺杂的碳量子点减小了 10%,晶格间距为0.35nm,对应石墨结构的002晶面,表面含有大量的氨基、羟基、羧基等含氧、含氮官能团。碳量子点在浓度较低时能够显示蓝紫光,而在浓度较高的时候为青色;荧光发射与浓度、激发光波长有关,会随着激发波长的增大而红移;氮掺杂的碳量子点的荧光量子产率高达43.38%,超过绝大部分报道的生物质基碳量子点,荧光寿命为14ns。木粉基碳量子点具有... 

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 荧光碳量子点
        1.1.2 仿生与生物模板法
        1.1.3 光催化剂
    1.2 碳量子点概述
        1.2.1 碳量子点的制备
        1.2.2 碳量子点的结构与性质
        1.2.3 碳量子点的应用
        1.2.4 碳量子点用作光催化研究进展
    1.3 遗态材料概述
        1.3.1 遗态材料的概念
        1.3.2 遗态材料的研究进展
        1.3.3 木材模板法制备遗态材料
    1.4 氧化铈概述
        1.4.1 氧化铈的制备
        1.4.2 氧化铈在催化方面的应用
    1.5 研究目的、内容及创新点
        1.5.1 研究目的及意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新点
2 氮掺杂木基碳量子点的制备、改性及荧光墨水应用
    2.1 引言
    2.2 试验方法
        2.2.1 试验材料与试剂
        2.2.2 主要试验设备
        2.2.3 氮掺杂木质基碳量子点的制备
        2.2.4 木质基碳量子点荧光墨水应用
    2.3 测试与表征
        2.3.1 透射电镜表征
        2.3.2 原子力显微镜(AFM)表征
        2.3.3 X射线衍射(XRD)表征
        2.3.4 紫外-可见光谱(UV-VIS)分析
        2.3.5 荧光分光光度计(FL)分析
        2.3.6 CIE色度值分析
        2.3.7 红外光谱(FTIR)分析
        2.3.8 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.9 荧光量子产率(QY)测量
        2.3.10 荧光寿命(PL Life)测量
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 木基碳量子点的形貌分析
        2.4.2 木基碳量子点的晶体结构分析
        2.4.3 木基碳量子点的光学性能分析
        2.4.4 木基碳量子点的官能团及结构分析
        2.4.5 荧光机理分析
        2.4.6 荧光墨水
    2.5 本章小结
3 木材遗态结构二氧化铈制备及光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 试验方法
        3.2.1 试验材料及试剂
        3.2.2 主要试验设备
        3.2.3 木材预处理
        3.2.4 水热法二氧化铈的制备
        3.2.5 木材遗态结构二氧化铈的制备
        3.2.6 分级多尺度孔分析
        3.2.7 可见光催化性能测试
        3.2.8 禁带宽度计算
    3.3 测试表征
        3.3.1 扫描电子显微镜(SEM)
        3.3.2 透射电子电镜(TEM)
        3.3.3 X射线衍射(XRD)
        3.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        3.3.5 氮吸附测试
        3.3.6 紫外漫反射(DRS)
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 木材遗态结构氧化铈的孔结构研究
        3.4.2 氧化铈形貌分析
        3.4.3 木材遗态结构氧化铈的晶体结构分析
        3.4.4 木材遗态结构氧化铈的元素分析
        3.4.5 氧化铈催化亚甲基蓝降解性能及机理研究
    3.5 本章小结
4 碳量子点/木材遗态结构氧化铈复合材料的制备及性能
    4.1 引言
    4.2 试验方法
        4.2.1 试验材料及试剂
        4.2.2 木粉碳量子点的制备
        4.2.3 木材遗态结构二氧化铈的制备
        4.2.4 碳量子点/木材遗态结构氧化铈复合材料的制备
    4.3 表征方法
        4.3.1 能量色散X-射线光谱(EDS)
        4.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        4.3.3 透射电子电镜(TEM)
        4.3.4 X射线衍射(XRD)
        4.3.5 X射线光电子能谱分析(XPS)
        4.3.6 氮吸附测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 碳量子点/木材遗态结构氧化铈的介孔结构分析
        4.4.2 碳量子点/木材遗态结构氧化铈的形貌表征
        4.4.3 碳量子点/木材遗态结构氧化铈的晶体结构
        4.4.4 碳量子点/木材遗态结构氧化铈的元素分析
        4.4.5 碳量子点/木材遗态结构氧化铈的光催化性能
    4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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[3]二氧化铈光催化剂的合成改性及其机理研究[D]. 袁赛赛.扬州大学 2018
[4]碳量子点及其复合材料的制备与光学性能研究[D]. 谈静.北京化工大学 2017
[5]碳基荧光材料的制备、发光机理及水相应用[D]. 朱守俊.吉林大学 2014
[6]用于生物成像的多功能纳米材料的制备与性质研究[D]. 李卉.吉林大学 2013
[7]木材结构分级多孔氧化物制备、表征及其功能特性研究[D]. 刘兆婷.上海交通大学 2008

硕士论文
[1]碳量子点制备及其在荧光材料和离子检测中的应用[D]. 彭雪.青岛科技大学 2017



本文编号：3680379