ZnO及ZnS基光催化剂的设计及应用研究
发布时间：2023-04-29 04:00
在众多的光催化剂中,氧化锌(ZnO)和硫化锌(ZnS)因其较强的氧化还原能力以及结构稳定性,从而被广泛的研究和报道。但是由于他们的光生电子-空穴复合速率较高,对太阳能的吸收范围较窄,在一定程度上影响了其光催化性能。基于上述原因,本论文以ZnO和ZnS为基体设计并合成了三种光催化剂,系统地分析了提高复合材料光催化性能的方法,具体研究内容如下:(1)以有序介孔ZnO为基体,通过水热法合成了菊花状的有序介孔CeO2/ZnO复合材料。在制备的复合材料中,ZnO与CeO2之间形成了异质结,该异质结能够有效地促进光生电子-空穴的分离,从而增强样品的光催化活性。所制备的材料在光催化有机污染物降解的同时具有较好的产氢特性,在不添加牺牲剂甲醇的MB水溶液中,制氢率达到了21.19 mmol/g/h,约为在MeOH水溶液中的2.4倍,且光降解效率没有降低。(2)以金属有机框架材料ZIF-8为前驱体,采用原位硫化以及阳离子置换的方法得到CeO2/ZnS-CuS复合材料,相比于ZnO来说,ZnS具有更强的氧化-还原能力,且共催化剂CuS的引入进...
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 光催化剂的国内外研究现状
1.2.1 光催化剂种类
1.2.2 提高光催化剂性能的其它途径
1.3 多孔材料
1.3.1 介孔材料
1.3.2 金属有机框架材料
1.4 光催化基本原理
1.4.1 光催化降解有机染料原理
1.4.2 光解水产氢基本原理
1.5 本论文研究目的与意义
1.6 本论文研究内容
第2章 化学试剂与仪器及测试表征方法
2.1 化学试剂
2.2 实验仪器和设备
2.3 样品主要表征方法和设备
2.3.1 X射线衍射(XRD)仪
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和 X射线能量色散谱(EDS)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.4 紫外-可见吸收光谱
2.3.5 氮气吸附-解吸附技术
2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.7 电化学测试
2.3.8 荧光光谱测试
2.4 光催化性能测试
2.4.1 光降解亚甲基蓝(MB)测试
2.4.2 光催化产氢测试
2.4.3 污水中产氢测试
第3章 构筑具有光降解过程中产氢特性的菊花状有序介孔CeO2/ZnO光催化剂
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 有序介孔ZnO前驱体的制备
3.2.2 菊花状有序介孔CeO2/ZnO光催化剂的制备
3.3 最佳合成条件的确定及其形貌结构分析
3.3.1 水热温度的确定
3.3.2 水热时间的确定
3.3.3 CeO2含量的确定
3.4 有序介孔CeO2/ZnO光催化剂的结构、形貌表征
3.4.1 XRD分析
3.4.2 透射电子显微镜(TEM)分析及元素分布
3.4.3 氮气吸附-脱附分析
3.4.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
3.4.5 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
3.4.6 莫特肖特基曲线分析
3.5 有序介孔CeO2/ZnO复合材料的光催化性能测试
3.5.1 不同CeO2含量样品的光催化降解性能
3.5.2 不同CeO2含量样品的光解水产氢性能
3.5.3 光催化降解MB过程中产氢性能测试
3.6 光催化机理研究
3.6.1 光致发光(PL)光谱分析
3.6.2 电化学测试
3.6.3 捕获剂实验
3.6.4 光催化机理
3.7 本章小结
第4章 以ZIF-8 为前驱体原位硫化构筑CuS共催化剂修饰的多孔CeO2/ZnS光催化剂
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 有机金属框架材料ZIF-8前驱体的制备
4.2.2 CeO2/ZnO复合材料的制备
4.2.3 CeO2/ZnS-CuS复合材料的制备
4.3 CuS修饰的CeO2/ZnS复合材料的结构和形貌表征
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM、TEM和元素分布分析
4.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
4.3.4 氮气吸附-脱附分析
4.3.5 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)分析
4.4 光催化产氢性能测试
4.5 光催化机理研究
4.5.1 光致发光(PL)光谱分析
4.5.2 电化学测试
4.5.3 光催化机理
4.6 本章小结
第5章 以MOF-5 为前驱体构筑Cu修饰C掺杂的纳米ZnO光催化剂
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 多孔C-ZnO基体的制备
5.2.2 Cu修饰的C-ZnO复合材料的制备
5.3 Cu修饰的C-ZnO复合材料的结构和形貌表征
5.3.1 XRD分析
5.3.2 SEM、TEM和元素分布分析
5.3.3 热重分析
5.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
5.3.5 氮气吸附-脱附分析
5.3.6 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
5.4 光解水产氢测试
5.5 光催化机理研究
5.5.1 光致发光(PL)光谱分析
5.5.2 电化学测试
5.5.3 光催化机理
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论及创新点
6.1.1 结论
6.1.2 创新点
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
本文编号：3805122
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 光催化剂的国内外研究现状
1.2.1 光催化剂种类
1.2.2 提高光催化剂性能的其它途径
1.3 多孔材料
1.3.1 介孔材料
1.3.2 金属有机框架材料
1.4 光催化基本原理
1.4.1 光催化降解有机染料原理
1.4.2 光解水产氢基本原理
1.5 本论文研究目的与意义
1.6 本论文研究内容
第2章 化学试剂与仪器及测试表征方法
2.1 化学试剂
2.2 实验仪器和设备
2.3 样品主要表征方法和设备
2.3.1 X射线衍射(XRD)仪
2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)和 X射线能量色散谱(EDS)
2.3.3 透射电子显微镜(TEM)分析
2.3.4 紫外-可见吸收光谱
2.3.5 氮气吸附-解吸附技术
2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.7 电化学测试
2.3.8 荧光光谱测试
2.4 光催化性能测试
2.4.1 光降解亚甲基蓝(MB)测试
2.4.2 光催化产氢测试
2.4.3 污水中产氢测试
第3章 构筑具有光降解过程中产氢特性的菊花状有序介孔CeO2/ZnO光催化剂
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 有序介孔ZnO前驱体的制备
3.2.2 菊花状有序介孔CeO2/ZnO光催化剂的制备
3.3 最佳合成条件的确定及其形貌结构分析
3.3.1 水热温度的确定
3.3.2 水热时间的确定
3.3.3 CeO2含量的确定
3.4 有序介孔CeO2/ZnO光催化剂的结构、形貌表征
3.4.1 XRD分析
3.4.2 透射电子显微镜(TEM)分析及元素分布
3.4.3 氮气吸附-脱附分析
3.4.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
3.4.5 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
3.4.6 莫特肖特基曲线分析
3.5 有序介孔CeO2/ZnO复合材料的光催化性能测试
3.5.1 不同CeO2含量样品的光催化降解性能
3.5.2 不同CeO2含量样品的光解水产氢性能
3.5.3 光催化降解MB过程中产氢性能测试
3.6 光催化机理研究
3.6.1 光致发光(PL)光谱分析
3.6.2 电化学测试
3.6.3 捕获剂实验
3.6.4 光催化机理
3.7 本章小结
第4章 以ZIF-8 为前驱体原位硫化构筑CuS共催化剂修饰的多孔CeO2/ZnS光催化剂
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 有机金属框架材料ZIF-8前驱体的制备
4.2.2 CeO2/ZnO复合材料的制备
4.2.3 CeO2/ZnS-CuS复合材料的制备
4.3 CuS修饰的CeO2/ZnS复合材料的结构和形貌表征
4.3.1 XRD分析
4.3.2 SEM、TEM和元素分布分析
4.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
4.3.4 氮气吸附-脱附分析
4.3.5 紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)分析
4.4 光催化产氢性能测试
4.5 光催化机理研究
4.5.1 光致发光(PL)光谱分析
4.5.2 电化学测试
4.5.3 光催化机理
4.6 本章小结
第5章 以MOF-5 为前驱体构筑Cu修饰C掺杂的纳米ZnO光催化剂
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 多孔C-ZnO基体的制备
5.2.2 Cu修饰的C-ZnO复合材料的制备
5.3 Cu修饰的C-ZnO复合材料的结构和形貌表征
5.3.1 XRD分析
5.3.2 SEM、TEM和元素分布分析
5.3.3 热重分析
5.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
5.3.5 氮气吸附-脱附分析
5.3.6 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
5.4 光解水产氢测试
5.5 光催化机理研究
5.5.1 光致发光(PL)光谱分析
5.5.2 电化学测试
5.5.3 光催化机理
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论及创新点
6.1.1 结论
6.1.2 创新点
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢
本文编号：3805122
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/3805122.html
教材专著
