半导体基异质结光催化剂的设计、合成及活性研究

发布时间：2021-05-15 16:51

　　太阳能的广泛利用被认为是解决当前环境污染和能源危机的有效策略。光催化剂可以利用太阳能分解水产生氢气提供清洁能源,从而引起了越来越多的关注。由于光催化过程包括光电子和空穴的产生,对于完美的光催化剂来说,应该具有较慢的电子-空穴对重组过程和较宽的光谱吸收范围。因此,寻找有效的方案来改善光催化剂的电子-空穴对重组速率并扩大光谱响应范围是必不可少的。本论文主要研究设计与构筑高效半导体基异质结进行光催化分解水产氢与亚甲基橙的降解。旨在通过一系列高效率异质结的设计和合成,探索出半导体异质结与光催化活性之间的联系。为今后设计和合成高效率光催化剂提供一些有力的理论支撑。本论文组要以以下三个部分组成:1)通过简便的水热方法,在g-C₃N₄纳米片的表面成功地生长了尺寸约10 nm的Cu S纳米颗粒（NPs）。所制备的g-C₃N₄/Cu S纳米复合材料表现出优异的可见光光催化活性,与纯g-C₃N₄相比,其光催化分解水产氢和亚甲基橙（MO）降解效率分别提高了2.7倍和1.5倍。2... 

【文章来源】：沈阳化工大学辽宁省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 引言
    1.2 光催化反应
        1.2.1 光催化反应的简单机理
        1.2.2 光催化分解水反应
        1.2.3 光催化降解有机污染物
    1.3 光催化材料的研究概况
        1.3.1 g-C_3N_4
        1.3.2 ZnIn_2S_4
    1.4 提高光催化性能的主要方法
        1.4.1 掺杂
        1.4.2 添加分子催化剂
        1.4.3 贵金属沉积
        1.4.4 构建半导体异质结
        1.4.5 Z-Scheme光催化系统
    1.5 本课题的研究内容
第二章 实验材料、仪器及表征方法
    2.1 实验材料及器材
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验表征方法
        2.2.1 X射线衍射分析
        2.2.2 透射电镜分析
        2.2.3 紫外-可见吸收光谱分析
        2.2.4 PL光谱分析
        2.2.5 XPS能谱分析
        2.2.6 光电化学分析
        2.2.7 光催化制氢分析
        2.2.8 光催化降解亚甲基橙分析
第三章 g-C_3N_4/CuS复合材料的光催化活性
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 g-C_3N_4的制备
        3.2.2 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料形貌与组分分析
        3.3.2 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料成分与结构分析
        3.3.3 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料光催化产氢活性分析
        3.3.4 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料光催化降解亚甲基橙活性分析
        3.3.5 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料光电化学活性分析
        3.3.6 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料PL光谱分析
        3.3.7 g-C_3N_4/CuS纳米复合材料可能的光催化机理
    3.4 本章小结
第四章 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4复合材料的光催化活性
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 g-C_3N_4的制备
        4.2.2 Cu_5FeS_4的制备
        4.2.3 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料形貌与组分分析
        4.3.2 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料成分与结构分析
        4.3.3 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料光催化制氢分析
        4.3.4 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料光催化降解亚甲基橙分析
        4.3.5 g-C_3N_4/Cu_5FeS_4纳米复合材料光电化学分析
        4.3.6 可能的光催化机理
    4.4 本章小结
第五章 Ag:ZnIn_2S_4/RGO复合材料的光催化活性
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 氧化石墨烯的制备
        5.2.2 还原氧化态石墨烯(RGO)悬浮液的制备
        5.2.3 x wt%Ag:ZnIn_2S_4光催化剂的制备
        5.2.4 0.15 wt%Ag:ZnIn_2S_4/y wt% RGO纳米复合材料的制备
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 Ag:ZnIn_2S_4/RGO纳米复合材料形貌与组分分析
        5.3.2 Ag:ZnIn_2S_4/RGO纳米复合材料成分与结构分析
        5.3.3 Ag:ZnIn_2S_4/RGO纳米复合材料光催化制氢分析
        5.3.4 Ag:ZnIn_2S_4/RGO纳米复合材料光电化学分析
        5.3.5 理论计算
        5.3.6 Ag:ZnIn_2S_4/RGO纳米复合材料的光催化机理
    5.4 本章小结
第六章 结论
致谢
参考文献


【参考文献】：
期刊论文
[1]光催化分解水制氢体系助催化剂研究进展[J]. 李旭力,王晓静,赵君,李玉佩,李发堂,陈学敏.  材料导报. 2018(07)
[2]Hummers法制备氧化石墨时影响氧化程度的工艺因素研究[J]. 傅玲,刘洪波,邹艳红,李波.  炭素. 2005(04)
[3]半导体基纳米复合材料光催化研究进展[J]. 闫俊萍,张中太,唐子龙,罗绍华.  无机材料学报. 2003(05)

硕士论文
[1]CdS的制备与光催化降解有机染料的研究[D]. 宋锦.北京交通大学 2007



本文编号：3188000