石墨烯/钛氧化物复合光催化剂的合成及其光催化性能的研究
发布时间：2023-05-10 03:54
随着社会和经济的快速发展,环境污染和能源危机无不威胁着人类的健康与社会的可持续发展。其中工业废水的大量排放及化石能源燃烧后产生的CO2,尤为引人关注。自1972年,Fujishima和Honda等首次发现以TiO2为电极材料,在紫外光照下能催化分解水制氢以来,人们便开始研究半导体光催化剂在环境治理及解决能源问题所发挥的作用。尽管已有很多关于半导体光催化剂在有机污染物降解及CO2还原的报道,但是至今没有关于将光催化氧化及光催化还原两者技术进行耦合,即实现有机污染物的降解去除及同步资源化的报道。为了能从根本上解决环境问题,我们急需寻求一种技术,这种技术既能有效地将水中的有机污染物彻底降解,又能将其降解的最终产物CO2转化为清洁、有用的化工产品,如甲烷、甲醇及乙醇等,真正变废为宝。基于此,在本论文中我们主要研究了r GO/Sr Ti1-x FexO3-δ和GQDs/V-TiO2复合半导体光催化剂对有机污染物的降解去除并同步实现CO2资源化的性能研究。我们通过溶胶凝胶法和水热法合成了石墨烯负载铁掺杂钛酸锶复合光催化剂材料rGO/SrTi0.95Fe0.05O3-δ。实验结果表明,石墨烯的负载和...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 半导体光催化原理
1.2.1 光催化降解有机污染物
1.2.2 光催化分解水制氢
1.2.3 光催化还原CO2
1.3 半导体催化剂的合成方法
1.3.1 溶胶-凝胶法
1.3.2 高温固相合成法
1.3.3 水(溶剂)热法
1.3.4 共沉淀法
1.4 光催化剂改性的途径
1.4.1 表面贵金属沉积
1.4.2 离子掺杂
1.4.3 表面光敏化
1.4.4 半导体复合
1.5 钛氧化物半导体光催化剂
1.6 石墨烯材料
1.7 主要研究内容与研究意义
第二章 实验部分
2.1 主要实验试剂
2.2 主要实验仪器及设备
2.3 催化剂合成方法
2.4 催化剂的表征
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 扫描电子显微镜分析
2.4.3 透射电子显微镜分析
2.4.4 比表面积测定
2.4.5 X-射线光电子能谱
2.4.6 拉曼光谱分析
2.4.7 紫外可见漫反射
2.5 催化剂的光催化性能测试
2.5.1 有机污染物的光催化降解去除及同步资源化的性能测试
2.5.2 光催化还原CO2的催化性能测试
2.5.3 量子产率的计算
第三章 Graphene/SrTi1-xFexO3-δ复合光催化剂材料的制备及光催化降解RhB并同步还原为碳氢化合物的性能研究
3.1 引言
3.2 材料的制备
3.2.1 纯SrTiO3样品的制备
3.2.2 钛酸锶掺铁(SrFexTi1-xO3-δ)系列样品的制备
3.2.3 氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)的合成
3.2.4 Graphene/SrTi0.95Fe0.05O3-δ 的合成
3.3 rGO/SrTi0.95Fe0.05O3-δ复合光催化剂的表征
3.3.1 X-射线衍射
3.3.2 拉曼光谱分析
3.3.3 SEM与TEM分析
3.3.4 XPS分析
3.3.5 紫外可见漫反射分析
3.3.6 光电流分析
3.4.光催化活性测试
3.5 光催化机理
3.6 本章小结
第四章 GQDs/V-TiO2光催化剂的制备及光催化降解MB并同步还原为碳氢化合物的性能研究
4.1 引言
4.2 材料的制备
4.2.1 TiO2与 5%V-TiO2样品的制备
4.2.2 石墨烯量子点的制备
4.2.3 Graphene/5%V-TiO2系列样品的制备
4.3 催化剂的表征
4.3.1 XRD粉末衍射谱图分析
4.3.2 拉曼光谱
4.3.3 SEM及TEM分析
4.3.4 XPS分析
4.3.5 比表面积分析
4.3.6 漫反射分析
4.3.7 光电流及荧光分析
4.4 GQDs/V-TiO2光催化活性研究
4.4.1 一锅法降解还原MB性能研究
4.4.2 光催化还原CO2性能研究
4.5 光催化机理
4.5.1 Mott-Schottky及降解活性基团研究
4.5.2 LC-MS及IC研究
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间获得的成果
致谢
本文编号：3812977
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 半导体光催化原理
1.2.1 光催化降解有机污染物
1.2.2 光催化分解水制氢
1.2.3 光催化还原CO2
1.3.1 溶胶-凝胶法
1.3.2 高温固相合成法
1.3.3 水(溶剂)热法
1.3.4 共沉淀法
1.4 光催化剂改性的途径
1.4.1 表面贵金属沉积
1.4.2 离子掺杂
1.4.3 表面光敏化
1.4.4 半导体复合
1.5 钛氧化物半导体光催化剂
1.6 石墨烯材料
1.7 主要研究内容与研究意义
第二章 实验部分
2.1 主要实验试剂
2.2 主要实验仪器及设备
2.3 催化剂合成方法
2.4 催化剂的表征
2.4.1 X射线衍射分析
2.4.2 扫描电子显微镜分析
2.4.3 透射电子显微镜分析
2.4.4 比表面积测定
2.4.5 X-射线光电子能谱
2.4.6 拉曼光谱分析
2.4.7 紫外可见漫反射
2.5 催化剂的光催化性能测试
2.5.1 有机污染物的光催化降解去除及同步资源化的性能测试
2.5.2 光催化还原CO2的催化性能测试
2.5.3 量子产率的计算
第三章 Graphene/SrTi1-xFexO3-δ复合光催化剂材料的制备及光催化降解RhB并同步还原为碳氢化合物的性能研究
3.1 引言
3.2 材料的制备
3.2.1 纯SrTiO3样品的制备
3.2.2 钛酸锶掺铁(SrFexTi1-xO3-δ)系列样品的制备
3.2.3 氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)的合成
3.2.4 Graphene/SrTi0.95Fe0.05O3-δ 的合成
3.3 rGO/SrTi0.95Fe0.05O3-δ复合光催化剂的表征
3.3.1 X-射线衍射
3.3.2 拉曼光谱分析
3.3.3 SEM与TEM分析
3.3.4 XPS分析
3.3.5 紫外可见漫反射分析
3.3.6 光电流分析
3.4.光催化活性测试
3.5 光催化机理
3.6 本章小结
第四章 GQDs/V-TiO2光催化剂的制备及光催化降解MB并同步还原为碳氢化合物的性能研究
4.1 引言
4.2 材料的制备
4.2.1 TiO2与 5%V-TiO2样品的制备
4.2.2 石墨烯量子点的制备
4.2.3 Graphene/5%V-TiO2系列样品的制备
4.3 催化剂的表征
4.3.1 XRD粉末衍射谱图分析
4.3.2 拉曼光谱
4.3.3 SEM及TEM分析
4.3.4 XPS分析
4.3.5 比表面积分析
4.3.6 漫反射分析
4.3.7 光电流及荧光分析
4.4 GQDs/V-TiO2光催化活性研究
4.4.1 一锅法降解还原MB性能研究
4.4.2 光催化还原CO2性能研究
4.5 光催化机理
4.5.1 Mott-Schottky及降解活性基团研究
4.5.2 LC-MS及IC研究
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士期间获得的成果
致谢
本文编号：3812977
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