功能化氮化碳材料的构筑及其在光催化中的应用

发布时间：2024-03-05 02:17

　　光催化技术以取之不尽的太阳光为驱动源,将太阳能转化为化学能,它为解决环境问题与能源危机提供一种绿色方案。光催化技术的基础和核心是半导体光催化剂,然而,目前传统半导体对太阳光的利用率不足5%,在实际应用中仍然面临诸多挑战。因此,开发能响应宽光谱的新型光催化剂十分必要。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)半导体具有能响应可见光、廉价易得、无毒无害及能带结构可控等优点,使其在光催化领域中得到了研究人员的广泛关注。但是它同大多数光催化剂一样,也存在着一些缺陷和不足,如:光吸收范围较窄且利用率不高、光生载流子容易重组、光催化活性不高等。通过对其表面改性、调节能带结构可有效改善光谱响应能力及加快载流子分离,从而增强催化活性。因此,本论文主要采取以下三种策略:(1)利用碱改性氮化碳,使其表面羟基化,改善其界面催化反应;(2)利用全碳芳香环结构的有机小分子与尿素共聚合构筑表面无定形碳修饰的氮化碳材料,定向迁移光生电子;(3)利用含有杂原子芳香环结构的有机小分子与尿素共聚合构筑拥有n-π*电子跃迁的氮化碳材料,拓宽可见光吸收范围。三种方法逐步改善载流子分离效率、光谱吸...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1光催化技术示意图

功能化氮化碳材料的构筑及其在光催化中的应用21.2光催化技术与光催化剂1.2.1光催化剂技术早在上世界后半叶，日本东京大学Fujishima和Honda等研究人员发现有趣的现象：采用二氧化钛（TiO2）制作的电极可以使用太阳光分解水生成氢气（H2）。人类首次展示了使用太阳能的新路....

图1.2太阳能光谱图[3]

功能化氮化碳材料的构筑及其在光催化中的应用4图1.2太阳能光谱图[3]Figure1.2Solarspectrum[3]1.2.2半导体光催化剂经过近半世纪的研究，研究人员发现了各种类型的光催化剂并应用于各种催化反应研究。这些光催化剂各具特色，如：合适的Eg、合适的CB与VB位置....

图2.4CN/K/OH/Fe材料中各元素的分布图（HAADF-TEMmapping）

功能化氮化碳材料的构筑及其在光催化中的应用20图2.4CN/K/OH/Fe材料中各元素的分布图（HAADF-TEMmapping）Figure2.4HAADF-TEMmappingimagesfortheCN/K/OH/Fesample2.3.3元素组成与价态分析为了分析材料表面....

图2.11CN/K/OH/Fe光催化降解TC的反应机理图

功能化氮化碳材料的构筑及其在光催化中的应用26结合以上实验与表征结果，提出了一种可能的催化机理来解释铁掺杂表面羟基化g-C3N4的CN/K/OH/Fe复合材料降解TC的过程（图2.11）。催化剂CN/K/OH/Fe在可见光作用下，被激发产生电子-空穴对：（1）电子跃迁到CB，并继....

本文编号：3919518