尖晶石结构ZnGa 2 O 4 光催化剂的电子结构调控及其光催化产氢性质研究

发布时间：2021-10-13 22:45

　　伴随工业快速发展而来的能源危机与环境污染越来越受到人们的关注,成为目前人类亟待解决的重要问题。1972年Fujishima等人首次实现了金红石二氧化钛光电极的光电催化分解水制氢,随后相关研究者又发现粉体半导体材料光解水制氢技术。从而掀起了利用含量丰富的可再生太阳能制备绿色氢能源的研究热潮。无论是光电催化还是光催化过程,其核心问题都是对光催化剂材料的研究。近来,具有d10电子构型的半导体由于具有较好的载流子迁移效率表现了良好的光催化性能,因而受到广泛关注。本论文以d10电子构型的镓酸锌尖晶石作为主要研究对象,通过缺陷调控下的非金属元素掺杂及复合异质结构建方法,以实现对镓酸锌光催化剂电子结构的调控,增强其光催化产氢能力。主要研究内容及相关结论如下:第二章中以硼氢化钠作为硼源和脱氧剂,以氨气作为氮源,通过简单的一步煅烧法成功制备了氧空位调控下的B/N共掺镓酸锌纳米球。氧空位调控下的B/N共掺镓酸锌在没有沉积铂作为助催化剂条件下即表现了优异的光催化产氢效率,比同样条件下的氧空位调控B掺杂及N掺杂镓酸锌光催化剂性能更加优异,是未掺杂镓酸锌的三倍左右。这主要是由以下原因导致的:一方面,由于B-N键... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１半导体光解水过程示意图［４］

ｎ－ｔｙｐｅ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ??图１－２传统异质结光催化剂电荷传输机制［５８］。??结构位置关系如图ｌ－２（ａ）所示的两种半导体材的作用下，光生电子（或空穴）则由导带位置移到导带位置较低（价带位置较高）的半导体，空间分离。这种能级排列的半导体组合方式，能构，称为传统的电荷载体转移机制［９４］。如果组１和半导体材料２分别为ｐ型和ｎ型半导体，那度存在差异，会发生载流子的热力学扩散运动，半导体指向ｐ型半导体的内建电场，从而进一步型半导体和ｐ型半导体的迁移，更大程度的促进

为了实现光生载流子分离的同时保持其原来的还原氧化能力，研究人员在研究中又发现了矢量Ｚ机制［５９－６５］，如图１－３所示。这种载流子转移机制最的优点在于，通过界面的氧化还原电对或电子传输介质淬灭氧化能力和还原弱的空穴和电子，使氧化能力更强的空穴及还原能力更强的电子分别位于不半导体上，实现有效分离。然而，构造这样的异质结对半导体材料的选择提更高的要求，同时如何构建有效的电荷传输界面，并揭示异质结构的基本界质以实现理想的定向电子转移仍存在较大挑战。??金属－半导体异质结??Ｅ０???、—?????？！＞ｍ?ｔ％??

【参考文献】：
期刊论文
[1]Z型Ag3PO4/Ag2MoO4异质结光催化剂构建和光催化降解有机污染物（英文）[J]. 唐华,付彦惠,苌树方,谢思雨,唐国刚.  催化学报. 2017(02)
[2]半导体光解水制氢研究:现状、挑战及展望[J]. 谢英鹏,王国胜,张恩磊,张翔.  无机化学学报. 2017(02)



本文编号：3435545