仿生多刺状TiO 2 /Au纳米棒光催化剂的制备及性质研究

发布时间：2023-09-29 00:52

　　能源短缺和环境污染问题日益严重,寻求可替代的清洁能源已迫在眉睫。光催化技术可以利用清洁可再生的太阳光来驱动降解污染物、光解水制氢等重要化学反应;光电转化技术可通过光伏效应把太阳辐射能直接转换成电能。因此开发有效利用太阳能的光催化材料和光电材料对解决环境污染及能源问题具有重要意义。利用贵金属纳米材料修饰TiO₂,可以通过贵金属在可见光区强的表面等离子体共振(SPR)效应拓展光吸收,并能促进光生电子和空穴的分离,从而提高光催化剂的光量子效率,因而成为研究的热点。受到自然界中海胆、花粉等多刺状结构具有大的比表面积以及减反射性能的启发,基于结构仿生理念将仿生多刺状结构与TiO₂/棒状贵金属复合纳米材料结合,有利于提高光催化活性以及光电转化性能。本文研究了仿生多刺状TiO₂/Au纳米棒(TiO₂/AuNR)复合纳米材料光催化剂的合成方法,并探究了光催化性能以及光电转化性能,具体研究内容如下:(1)利用种子生长法制备了四种不同长径比的AuNR(2.5,2.7,4.1和4.5),并分别在AuNR溶液中原位生长多刺...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 前言
    1.2 TiO₂纳米材料
        1.2.1 TiO₂的晶体结构
        1.2.2 TiO₂的能带结构
        1.2.3 TiO₂纳米材料的研究现状
        1.2.4 TiO₂纳米材料亟待解决的问题
    1.3 贵金属-TiO₂复合纳米材料
        1.3.1 贵金属-TiO₂复合纳米材料的制备
        1.3.2 贵金属-TiO₂复合纳米材料的性质
        1.3.3 AuNR-TiO₂复合纳米材料
    1.4 仿生多刺状纳米材料
        1.4.1 自然界仿生多刺状结构及特点
        1.4.2 仿生多刺状纳米材料的制备方法
        1.4.3 仿生多刺状纳米材料的性质研究
    1.5 本论文研究内容和意义
    1.6 研究路线图
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器及设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 光催化降解罗丹明B
        2.3.2 光催化产H2

        2.3.3 光电转化
    2.4 小结
第3章 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的制备及光催化降解性质研究
    3.1 前言
    3.2 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的制备
        3.2.1 AuNR的制备
        3.2.2 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的制备
    3.3 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的表征
        3.3.1 紫外-可见吸收光谱
        3.3.2 形态及结构表征
        3.3.3 反射光谱
    3.4 光催化降解性质研究
        3.4.1 AuNR长径比的影响
        3.4.2 光催化循环稳定性的研究
        3.4.3 机理讨论
    3.5 本章小结
第4章 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的光催化产H₂和光电转化性质研究
    4.1 前言
    4.2 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的制备及表征
        4.2.1 仿生多刺状TiO₂纳米粒子的制备
        4.2.2 仿生多刺状TiO₂/AuNR复合纳米粒子的制备
        4.2.3 形态及结构表征
        4.2.4 紫外-可见吸收光谱
    4.3 光催化产H₂性质研究
        4.3.1 光催化产H₂速率研究
        4.3.2 光催化产H₂循环稳定性的研究
        4.3.3 机理讨论
    4.4 光电转化性质的研究
        4.4.1 光电流性质研究
        4.4.2 电化学阻抗性质研究
    4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及相关成果
致谢



本文编号：3848958

suoshi