石墨相氮化碳光催化材料的结构调控及光解水性能研究

发布时间：2021-08-21 02:55

　　最近几年,我们人类面临着环境污染和不可再生能源的不断消耗的能源问题。而光催化分解水通过半导体被看作是一种缓解对一次能源消耗的有效的方法,而高效的光催化剂被认为是光催化制氢的关键因素。最近,石墨相氮化碳由于其光学性质和合适的带隙而在光催化领域引起了广泛的关注。本论文主要以氮化碳为研究对象,对其进行了非金属的掺杂,缺陷的引入和多相半导体复合等方法,并对所获得的样品进行了光解水产氢的性质评估。本论文的研究内容具体如下:1.本论文首先通过原位煅烧的方法制备了掺杂不同有机物量的氮化碳,这旨在通过有机物的掺杂来提高氮化碳的光吸收能力,从而提高对太阳光的利用率。最后,将制备好的催化剂用于光催化实验测试。通过实验得到当掺杂0.2%有机物时表现出最好的光催化活性,可见光照射6 h之后其产H₂量达到1280μmol/g,是石墨相氮化碳的4.5倍。另外,我们还对催化剂CN-0.2进行了光吸收能力的表征,发现其光吸收的能力得到了明显的提升。2.通过掺杂有机物,g-C₃N₄的光吸收能力得到了进一步地提高。接着又对掺杂无机非金属元素的g-C

【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

光催化分解水的反应过程（a）光吸收，（b）载流子转移，（c）氧化还原反应，（d）化学物质的吸附、解吸和质量扩散，（e）光生电子和空穴的复合[14]

图 1. 2 用于可见光分解水的典型半导体的带边缘位置[17]。Fig. 1. 2 Band edge positions of typical semiconductors for visible driven water splitting[17].1.4 提高半导体光催化性能的途径体光催化产 H2的性能虽然已经取得了很大的进展，但是，在这个过程中仍然存处，这主要体现在以下几个方面：光生电荷不能迅速地发生分离、对太阳光的和稳定性差这几个方面[18]。现阶段主要从以下几个方面进行实施，达到提高：对催化剂的结构进行调控、贵金属沉积等方法[19,20]、非金属离子掺杂[21]、复合[22]。金属元素掺杂

图 1. 3 多孔 PCN-S 的光催化 H2生成机理[44]。Fig. 1. 3 PhotocatalyticH2-production mechanism of porous PCN-S.[44]合许多光催化剂用于过去几年的光催化析氢，如 TiO2，CdS 和 g-C3N4体光催化剂难以具有宽吸收范围，长期稳定性，高电荷分离效率和


本文编号：3354743