新型高效光催化材料的模板法制备及其性能研究

发布时间：2024-03-10 12:03

　　随着经济社会的快速发展,能源短缺和环境污染问题日渐突出,严重影响了人类的生存和发展。太阳能作为一种清洁且可再生能源是代替传统能源的最佳新型能源。半导体光催化技术可以利用太阳能分解水制氢气、降解环境中的污染物和还原二氧化碳,在环境污染治理和解决能源危机方面有广阔的应用前景。但是,传统的半导体材料(TiO₂、ZnO等)存在光响应范围窄和光生电子-空穴对分离效率低等缺点,使得半导体光催化技术很难在实际中得到应用。因此,通过调控和优化传统半导体材料的微观结构,设计和制备出光催化活性优异的新型光催化材料是当今光催化领域的研究热点。本论文从改善和提高光响应范围和光生电子-空穴分离率出发,以模板法制备新型高效光催化材料,并对其光催化分解水制氢和降解有机污染物的性能进行研究。考察模板剂种类和用量对光催化材料的结构和催化性能的影响。采用X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、紫外-可见漫反射光谱、N₂-吸附脱附和荧光光谱等手段对材料的结构进行表征,研究了材料在光分解水制氢和降解有机污染物反应中的性能以及光催化...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1光催化反应原理

东南大学博士学位论文可以有效的提高半导体光催化材料的量子效率。（3）表面反应光生电子与空穴在光催化半导体材料的表面发生氧化还原反应。以污染物的光降解为例：光生空穴能够将电子供体OH-和H2O氧化为羟基自由基OH或直接与污染物反应；光生电子能够还原电子受体，如将O2还原....

图1-2半导体光催化分解水制氢的机理Fig.1-2Semiconductor-basedphotocatalytichydrogengeneration目前，光解水制氢已成为光催化领域的研究热点，其机理图如图1-2所示，

hB等有机染料污染物的性能。Wu等[32]利用生物模板法制备了SnO2半导体化材料，他们发现光照150min后，SnO2半导体光催化材料对RhB的降解乎达到100%，具有较高的光催化活性。另外，抗生素及其衍生物对水体的也开始受到人们的关注。抗生素主要来自医用、水....

图1-3BiOCl晶体的晶胞结构

图1-3BiOCl晶体的晶胞结构[73]Fig.1-3UnitcellstructureofBiOCl[73]有机半导体材料的HOMO（最高已占类似于无极半导体的价带和导带，LU的照射下，电子被激发从HOMO跃迁有机半导体材料较强的氧化还原能力的选择性，不....

图1-4（A）三嗪、（B）七嗪和（C）石墨相氮化碳[67]

图1-4（A）三嗪、（B）七嗪和（C）石墨相氮化碳[67]Fig.1-4(A)triazine,(B)tri-s-triazineand(C)g-C3N4[67]g-C3N4作为一种新型的半导体材料，能够在可见光范围内响应，已被成功的应用到光降解污染物、光解水产....

本文编号：3924762