碳掺杂ZnO薄膜及可见光催化氮合成氨研究
发布时间：2021-07-13 19:45
20世纪初,Haber-Bosch研制出铁基催化剂用于合成氨生产。氨作为一种重要的无机物,得到了非常广泛的应用,在国家建设中发挥了重要作用。作为半导体光催化剂,ZnO具有催化活性高、无毒和低成本等优点,被广泛应用于污水处理、空气净化等领域,是一种拥有巨大发展空间的光催化材料。但是ZnO作为光催化剂,存在许多缺陷:禁带宽度大（3.37eV）,只能吸收紫外光,不能充分的利用太阳能;容易发生光生电子-空穴对的复合。目前,光催化合成氨的催化剂均为粉末,粉末型光催化剂在流体中易团聚、回收利用率低。同时产生光的无序反射导致光能利用率低,不利于在光催化N2气合成氨中的应用。本论文采用磁控溅射双靶共溅射法在平面玻璃表面制备了碳掺杂的ZnO薄膜。研究了碳靶溅射功率、气压等条件对薄膜物相、膜厚、化学价态和元素含量等的影响;通过XRD、UV-Vis、XPS等表征分析了碳掺杂ZnO薄膜的晶型、吸光度、元素价态等。在300W氙灯条件下,研究了光催化N2气合成氨的性能。结果表明:碳的最佳掺杂量为1.03%,此时可见光催化氮合成氨产量最高;碳掺杂的ZnO薄膜中存在碳量子点,尺寸为4nm,晶面间距0.21nm,薄膜可...
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种Zn0晶体结构
Ｏｘｙｇｅｎ?Ｚｂｋ；??图１．１三种ＺｎＯ晶体结构??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺｎＯ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??１．１．２?ＺｎＯ光催化机理??光催化是将光化学和催化化学相结合，光能和催化剂作为光催化反应的必要条??件二者缺一不可。当前发现的光催化剂主要有Ｔｉ０２、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、Ｆｅ２０３等，??多为ｎ型半导体氧化物。Ｌｉｎｓｅｂｉｇｌｅｒ等（ＬｉｎｓｅｂｉｇｌｅｒｅｔａＬ，１９９５）认为光催化反应可??分为两类：敏化光化反应和催化光化反应。敏化光化反应是光激发催化剂发生光生??电子和光生空穴，光生电子和空穴转移到催化剂表面吸附分子并发生氧化－还原反??应。催化光化反应是通过光激发吸附的分子，吸附的分子被激发后与基态催化剂相??互作用，催化剂主要为吸附分子提供有利于反应的接触表面。??半导体光催化剂的能带由充满电子的低能价带（ＶＢ）和全空的高能导带??（ＣＢ）组成，价带和导带中间称为禁带。ＺｎＯ光催化反应机理与二氧化钛光催化剂??的降解机理非常相似（Ｈａｒｉｈａｒａｎ
圓＿?＿?＾??溶液?繼?纖?凝胶??图１．４溶胶－凝胶法制备过程??Ｆｉｇ．?１．４?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ｍｅｔｈｏｄ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO/AC复合光催化材料的制备及性能表征[J]. 王艳芬,刘银,张雷,徐初阳,李孟婷. 化工新型材料. 2017(12)
[2]贵金属负载的棒状ZnO复合光催化剂的制备及其提升的光催化性能[J]. 陈阳,杨晓燕,张鹏,刘道胜,桂建舟,彭海龙,刘丹. 物理化学学报. 2017(10)
[3]超声协同ZnO/In2O3复合光催化剂降解亚甲基兰的研究[J]. 张兴瑶. 广东化工. 2017(12)
[4]ZnO和ZnO/C光催化涂料的制备及其去除NO性能研究[J]. 代少俊,王成双,刘媛,崔恩田,董鹏玉,许宁,张勤芳,侯贵华. 新型建筑材料. 2017(05)
[5]具有多通道载流子分离功能的ZnO/P25异质结构光催化氧化甲苯（英文）[J]. 孔洁静,赖晓冬,芮泽宝,纪红兵,季生福. 催化学报. 2016(06)
[6]氮气压强对PLD制备ZnO薄膜形貌及光电性能的影响[J]. 吴克跃,吴兴举. 人工晶体学报. 2015(01)
[7]光还原法制备Pd/ZnO及其光催化脱色性能研究[J]. 卢燕,钟俊波,李建章,曾俊,贺进进. 贵金属. 2013(03)
[8]掺N纳米ZnO的制备及光催化活性[J]. 王雪静,朱芳坤,胡林峰. 硅酸盐学报. 2012(09)
[9]ZnO纳米棒的制备及光催化性能研究[J]. 何为桥,钟敏,王翰,付贤树,葛洪良. 稀有金属材料与工程. 2010(S2)
[10]ZnO纳米棒/PVC复合材料的光催化性能研究[J]. 董鹏飞,韩婧,邵启伟,成荣明. 华东师范大学学报(自然科学版). 2009(05)
硕士论文
[1]微纳复合结构硅基底表面TiO2薄膜的生长[D]. 王亚威.大连理工大学 2015
本文编号：3282685
【文章来源】：海南大学海南省 211工程院校
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三种Zn0晶体结构
Ｏｘｙｇｅｎ?Ｚｂｋ；??图１．１三种ＺｎＯ晶体结构??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＺｎＯ?ｃｒｙｓｔａｌｓ??１．１．２?ＺｎＯ光催化机理??光催化是将光化学和催化化学相结合，光能和催化剂作为光催化反应的必要条??件二者缺一不可。当前发现的光催化剂主要有Ｔｉ０２、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＣｄＳ、Ｆｅ２０３等，??多为ｎ型半导体氧化物。Ｌｉｎｓｅｂｉｇｌｅｒ等（ＬｉｎｓｅｂｉｇｌｅｒｅｔａＬ，１９９５）认为光催化反应可??分为两类：敏化光化反应和催化光化反应。敏化光化反应是光激发催化剂发生光生??电子和光生空穴，光生电子和空穴转移到催化剂表面吸附分子并发生氧化－还原反??应。催化光化反应是通过光激发吸附的分子，吸附的分子被激发后与基态催化剂相??互作用，催化剂主要为吸附分子提供有利于反应的接触表面。??半导体光催化剂的能带由充满电子的低能价带（ＶＢ）和全空的高能导带??（ＣＢ）组成，价带和导带中间称为禁带。ＺｎＯ光催化反应机理与二氧化钛光催化剂??的降解机理非常相似（Ｈａｒｉｈａｒａｎ
圓＿?＿?＾??溶液?繼?纖?凝胶??图１．４溶胶－凝胶法制备过程??Ｆｉｇ．?１．４?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｓｏｌ－ｇｅｌ?ｍｅｔｈｏｄ??７??
【参考文献】：
期刊论文
[1]ZnO/AC复合光催化材料的制备及性能表征[J]. 王艳芬,刘银,张雷,徐初阳,李孟婷. 化工新型材料. 2017(12)
[2]贵金属负载的棒状ZnO复合光催化剂的制备及其提升的光催化性能[J]. 陈阳,杨晓燕,张鹏,刘道胜,桂建舟,彭海龙,刘丹. 物理化学学报. 2017(10)
[3]超声协同ZnO/In2O3复合光催化剂降解亚甲基兰的研究[J]. 张兴瑶. 广东化工. 2017(12)
[4]ZnO和ZnO/C光催化涂料的制备及其去除NO性能研究[J]. 代少俊,王成双,刘媛,崔恩田,董鹏玉,许宁,张勤芳,侯贵华. 新型建筑材料. 2017(05)
[5]具有多通道载流子分离功能的ZnO/P25异质结构光催化氧化甲苯（英文）[J]. 孔洁静,赖晓冬,芮泽宝,纪红兵,季生福. 催化学报. 2016(06)
[6]氮气压强对PLD制备ZnO薄膜形貌及光电性能的影响[J]. 吴克跃,吴兴举. 人工晶体学报. 2015(01)
[7]光还原法制备Pd/ZnO及其光催化脱色性能研究[J]. 卢燕,钟俊波,李建章,曾俊,贺进进. 贵金属. 2013(03)
[8]掺N纳米ZnO的制备及光催化活性[J]. 王雪静,朱芳坤,胡林峰. 硅酸盐学报. 2012(09)
[9]ZnO纳米棒的制备及光催化性能研究[J]. 何为桥,钟敏,王翰,付贤树,葛洪良. 稀有金属材料与工程. 2010(S2)
[10]ZnO纳米棒/PVC复合材料的光催化性能研究[J]. 董鹏飞,韩婧,邵启伟,成荣明. 华东师范大学学报(自然科学版). 2009(05)
硕士论文
[1]微纳复合结构硅基底表面TiO2薄膜的生长[D]. 王亚威.大连理工大学 2015
本文编号：3282685
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3282685.html
