氮杂稠合共轭梯形聚合物的合成及其光催化性能研究

发布时间：2025-02-10 20:56

　　近年来,为了应对日益严重的环境污染和能源短缺问题,人们逐渐将目光转移至太阳能这一取之不尽、用之不竭的清洁能源上,其中利用半导体吸收太阳能将水分解从而得到清洁可储存的化学燃料是解决能源危机和环境问题的有效途径,是极具发展潜力的太阳能转换技术。在光催化分解水反应中,可分为氧气析出反应和氢气析出反应两个半反应,其中氧气析出反应比氢气析出反应要求更为苛刻,它涉及到复杂的多电子转移步骤并需要外界提供很大的过电位,是一个动力学滞后的过程,因此成为限制利用光解水大规模生产清洁能源的主要障碍。近年来,氮化碳等有机聚合物光催化剂由于其结构的灵活多样性,可调控的能带结构,丰富的元素来源和高的化学耐受性等优势,在光催化分解水领域得到了积极广泛的研究。然而,有机聚合物材料普遍存在载流子分离效率低,水氧化驱动力弱以及光吸收有限等缺点,这极大限制了其在可见光下催化水分解产氧的应用,因此开发一类能够在可见光下高效产氧的光催化剂对于光催化领域的发展具有极其重要的意义。共轭梯形聚合物(Conjugated ladder polymers)是主链上的所有稠合环均为π共轭体系的一类特殊的梯形聚合物,是一种结合了石墨烯优异的电...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１半导体光催化剂中光催化水分解的主要过程和原理示意图［｜５］

补偿与氧化还原反应相关的活化能垒的驱动??力，所以带隙的宽度以及ＣＢ和ＶＢ的位置对半导体光催化剂至关重要，是第二步??和第三步的基矗??／?Ｌｉｇｈｔ?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?个??ＶＳ．?ＳＨＥ?Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ??（ＩＩＩ）?２?＼?Ａ?（Ｉ）?ａｔ?ｐＨ＝０?ｂａｎｄ??〇....

图１．３?ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４和ｇ－Ｃ３Ｎ４的（ａ）能带结构示意图以及（ｂ）在４１０?ｎｍ光照下催化水分解产生氧气的??浓度：（ｃ）ｇ－Ｃ３Ｎ４和ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４在黑暗和光照条件下的极化曲线；（ｄ）ｇ－Ｃ３Ｎ４和ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４的奈奎??斯特阻抗图［２２］

构上看，ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４的带隙发??生宽化，更重要的是其价带位置降低，这使得ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４比ｇ－Ｃ３Ｎ４在热力学上具有??更强的催化水分解为氧气的驱动力。此外他们还利用电化学测试对两者进行产氧动??力学研宄，通过两者的极化曲线比较发现，在黑暗和光照条件下ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４都表现出....

图１．４在４５０?ｎｍ波长下ｇ－Ｃ３Ｎ４和ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４的（ａ）光致发光光谱和（ｂ）时间分辨光致发光光谱

?第１章绪论???同时他们利用稳态和时间分辨光谱测量来确定载流子迁移过程以进一步阐明质??子化促进水氧化的原因。从图１．３（ａ）光致发光光谱可以看出，与ｇ－Ｃ３Ｎ４相比，ｐ－ｇ－??Ｃ３Ｎ４的荧光强度很低，这表明ｐ－ｇ－Ｃ３Ｎ４中的载流子的重组复合速率被大大抑制；??图１．３（ｂ....

图１．６?（ａ）?３?ｗｔ?％?０）（０１１）２含＜：３队样品的透射电子图样；ｇ－Ｃ３Ｎ４和Ｃｏ（ＯＨ）２／ｇ－Ｃ３Ｎ４的（ｂ）粉末??ＸＲＤ图谱、（ｃ）紫外－可见光漫反射图谱和（ｄ）室温ＰＬ光谱；（ｅ）纯ｇ－Ｃ３Ｎ４、３ｗｔ％Ｃｏ（ＯＨ）２／ｇ－??Ｃ３Ｎ４的产氧速率图；（ｆ）Ｃｏ３〇４／ｇ－Ｃ３Ｎ４、Ｃｏ（ＯＨ）２／ｇ－Ｃ３Ｎ４在紫外光照射?

Ｉ／ｇＣ＾?一??＜〇?＾〇?ｘ?＾?ｗ￣ｉ?４００?５００?６００??Ａ?／?ｎｍ??ｄ?厂?ｎ?ｅ？?！！＾?＿?ｆ???８Ｃ，Ｎ．?？．?＾?一?？?？?—？＾Ａ??？?ＣｏｔＯＭＪ／＾．Ｎ．－ＵＶＶｉ＊?３〇．?ｍｍ?〇＞｛〇？），?３ｗｔ??！?＾Ｎ＼?！－：?／?ｉ：....

本文编号：4033070