金/银掺杂半导体在光催化制氢中的应用研究
发布时间：2021-10-16 19:26
氢气（H2）具有能量密度高、绿色环保等优点,被视作本世纪重要的清洁能源。然而,传统的工业制取H2方法存在成本高、反应条件苛刻、副产物多等缺点。光催化制H2技术是一个无碳、无污染的一次过程,具有经济、操作简单的特点,是最具有发展前景的制H2方法之一。至今,被广泛研究的光催化半导体包括石墨相氮化碳（g-C3N4）、硫化镉（CdS）和二氧化钛（TiO2）等,但是大多数半导体都存在光生载流子易复合、太阳光利用率低等缺点,因此需要对其进行改性,研究制备出一种低廉、高效、稳定的光催化剂。本文通过金、银掺杂半导体的手段改性了 g-C3N4、CdS和TiO2半导体材料,对增强其光催化活性及稳定性进行了研究,主要内容如下:（1）利用原位掺杂技术制备了 AuNPs/g-C3N4复合光催化材料。首先用二氰二胺络合氯金酸得到金-二氰二胺微球（GCMs）,然后将GCMs与二氰二胺水溶液均匀混合,经冷冻-干燥后,再在Ar氛围下550℃高温煅烧,进而制得二元尺寸AuNPs/g-C3N4复合材料。与纯g-C3N4相比,AuNPs/g-C3N4复合材料表现出增强的可见光催化产H2活性及稳定性,其可见光催化产H2的活性比...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ｆ．导体材料光催化过程的基本原理示意图
１－３?（ａ）三嗪环基元组成的氮化碳结构；（ｂ）七嗪环基元组成的氮化碳结构，其中绿色代表Ｎ原子，??灰色代表Ｃ原子??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?（ａ）?Ｃａｒｂｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｏｍｐｏｓｅｄ?ｏｆ?ｔｒｉａｚｉｎｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｔｉｆ?ａｎｄ?（ｂ）?ｃａｒｂｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??ｃｏｍｐｏｓｅｄ?ｏｆ?ｈｅｐｔａｚｉｎｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｔｉｆ，?ｗｈｅｒｅｉｎ?ｇｒｅｅｎ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｎ?ａｔｏｍ?ａｎｄ?ｇｒａｙ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｃ?ａｔｏｍ??．５．１．３石墨相氮化碳的光催化特性??石墨相氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）是一种带隙为２．７?ｅＶ的非金属聚合物ｎ型半导体，具有低廉、??保、高稳定性的特点，并对可见光具有良好的响应能力，其作为一种新型非金属半导体??经引起了大量科研工作者的关注［４Ｍ３］。ｇ－Ｃ３Ｎ４半导体材料因其独特的结构、物理和化学??质，所以广泛地应用于光催化领域，例如ｇ－Ｃ３Ｎ４作为可见光催化剂应用于光催化产Ｈ２，??催化还原ＣＯ２，光催化降解有机物，光催化有机合成等光催化反应。ＨｕａｎｇＰｌ等通过热??聚合法合成出胺官能化的ｇ－Ｃ３Ｎ４，用于光催化还原Ｃ０２，产物为ＣＨ４和ＣＨ３０Ｈ２ｈａｎｇ［４５］??以三聚氰胺为前驱体制备了?ｇ－Ｃ３Ｎ４并对其酸化，在可见光照射条件下（〉４２０?ｎｍ）催化还??Ｃｒ（ＶＩ）水溶液。Ｃｈｅ＃６］等研宄制备出多孔ｇ－Ｃ３Ｎ４，它可以化学吸附和活化苯（Ｃ６Ｈ６），不??能光催化苯的烷基化反应，而且还能光催化苯和Ｃ０２反应生成苯酚。??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]光催化应用于环境治理和光化学合成的研究进展[J]. 李娟,吴梁鹏,王楠,李新军. 新能源进展. 2019(01)
[2]磁性TiO2光催化机制及在污水处理中的应用研究[J]. 郭星,于常武,李柏志,张鹏,李琦. 应用化工. 2018(07)
[3]氢能源替代石油能源的加氢站技术与相关产品研究[J]. 沈军. 科技创新与生产力. 2018(05)
[4]改性铝土矿载体负载Ru催化剂上的水煤气变换制氢[J]. 江莉龙,马永德,曹彦宁,杨阳,魏可镁. 物理化学学报. 2012(03)
[5]光催化选择性氧化还原体系在有机合成中的研究进展[J]. 张楠,张燕辉,潘晓阳,付贤智,徐艺军. 中国科学:化学. 2011(07)
[6]电解水制氢技术进展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy. 能源环境保护. 2004(05)
[7]从二氰二胺的DMF溶液中电化学沉积氮化碳薄膜[J]. 李超,曹传宝,吕强,张家涛,项顼,朱鹤孙. 功能材料. 2003(04)
[8]检验乙醛的一种简便方法[J]. 冯泳兰. 衡阳师专学报(自然科学). 1990(03)
本文编号：3440370
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２?ｆ．导体材料光催化过程的基本原理示意图
１－３?（ａ）三嗪环基元组成的氮化碳结构；（ｂ）七嗪环基元组成的氮化碳结构，其中绿色代表Ｎ原子，??灰色代表Ｃ原子??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?（ａ）?Ｃａｒｂｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｏｍｐｏｓｅｄ?ｏｆ?ｔｒｉａｚｉｎｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｔｉｆ?ａｎｄ?（ｂ）?ｃａｒｂｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??ｃｏｍｐｏｓｅｄ?ｏｆ?ｈｅｐｔａｚｉｎｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｔｉｆ，?ｗｈｅｒｅｉｎ?ｇｒｅｅｎ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｎ?ａｔｏｍ?ａｎｄ?ｇｒａｙ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｃ?ａｔｏｍ??．５．１．３石墨相氮化碳的光催化特性??石墨相氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）是一种带隙为２．７?ｅＶ的非金属聚合物ｎ型半导体，具有低廉、??保、高稳定性的特点，并对可见光具有良好的响应能力，其作为一种新型非金属半导体??经引起了大量科研工作者的关注［４Ｍ３］。ｇ－Ｃ３Ｎ４半导体材料因其独特的结构、物理和化学??质，所以广泛地应用于光催化领域，例如ｇ－Ｃ３Ｎ４作为可见光催化剂应用于光催化产Ｈ２，??催化还原ＣＯ２，光催化降解有机物，光催化有机合成等光催化反应。ＨｕａｎｇＰｌ等通过热??聚合法合成出胺官能化的ｇ－Ｃ３Ｎ４，用于光催化还原Ｃ０２，产物为ＣＨ４和ＣＨ３０Ｈ２ｈａｎｇ［４５］??以三聚氰胺为前驱体制备了?ｇ－Ｃ３Ｎ４并对其酸化，在可见光照射条件下（〉４２０?ｎｍ）催化还??Ｃｒ（ＶＩ）水溶液。Ｃｈｅ＃６］等研宄制备出多孔ｇ－Ｃ３Ｎ４，它可以化学吸附和活化苯（Ｃ６Ｈ６），不??能光催化苯的烷基化反应，而且还能光催化苯和Ｃ０２反应生成苯酚。??
（ａ）?ｍ?璆?ｍ?ｆ?（ｂ）?Ｖ？?Ｖ??图１－３?（ａ）三嗪环基元组成的氮化碳结构；（ｂ）七嗪环基元组成的氮化碳结构，其中绿色代表Ｎ原子，??灰色代表Ｃ原子??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?（ａ）?Ｃａｒｂｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｃｏｍｐｏｓｅｄ?ｏｆ?ｔｒｉａｚｉｎｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｔｉｆ?ａｎｄ?（ｂ）?ｃａｒｂｏｎ?ｎｉｔｒｉｄｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??ｃｏｍｐｏｓｅｄ?ｏｆ?ｈｅｐｔａｚｉｎｅ?ｒｉｎｇ?ｍｏｔｉｆ，?ｗｈｅｒｅｉｎ?ｇｒｅｅｎ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｎ?ａｔｏｍ?ａｎｄ?ｇｒａｙ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?Ｃ?ａｔｏｍ??１．５．１．３石墨相氮化碳的光催化特性??石墨相氮化碳（ｇ－Ｃ３Ｎ４）是一种带隙为２．７?ｅＶ的非金属聚合物ｎ型半导体，具有低廉、??环保、高稳定性的特点，并对可见光具有良好的响应能力，其作为一种新型非金属半导体??己经引起了大量科研工作者的关注［４Ｍ３］。ｇ－Ｃ３Ｎ４半导体材料因其独特的结构、物理和化学??性质，所以广泛地应用于光催化领域，例如ｇ－Ｃ３Ｎ４作为可见光催化剂应用于光催化产Ｈ２，??光催化还原ＣＯ２，光催化降解有机物，光催化有机合成等光催化反应。ＨｕａｎｇＰｌ等通过热??缩聚合法合成出胺官能化的ｇ－Ｃ３Ｎ４，用于光催化还原Ｃ０２，产物为ＣＨ４和ＣＨ３０Ｈ２ｈａｎｇ［４５］??等以三聚氰胺为前驱体制备了?ｇ－Ｃ３Ｎ４并对其酸化，在可见光照射条件下（〉４２０?ｎｍ）催化还??原Ｃｒ（ＶＩ）水溶液。Ｃｈｅ＃６］等研宄制备出多孔ｇ－Ｃ３Ｎ４
【参考文献】：
期刊论文
[1]光催化应用于环境治理和光化学合成的研究进展[J]. 李娟,吴梁鹏,王楠,李新军. 新能源进展. 2019(01)
[2]磁性TiO2光催化机制及在污水处理中的应用研究[J]. 郭星,于常武,李柏志,张鹏,李琦. 应用化工. 2018(07)
[3]氢能源替代石油能源的加氢站技术与相关产品研究[J]. 沈军. 科技创新与生产力. 2018(05)
[4]改性铝土矿载体负载Ru催化剂上的水煤气变换制氢[J]. 江莉龙,马永德,曹彦宁,杨阳,魏可镁. 物理化学学报. 2012(03)
[5]光催化选择性氧化还原体系在有机合成中的研究进展[J]. 张楠,张燕辉,潘晓阳,付贤智,徐艺军. 中国科学:化学. 2011(07)
[6]电解水制氢技术进展[J]. 倪萌,M.K.H.Leung,K.Sumathy. 能源环境保护. 2004(05)
[7]从二氰二胺的DMF溶液中电化学沉积氮化碳薄膜[J]. 李超,曹传宝,吕强,张家涛,项顼,朱鹤孙. 功能材料. 2003(04)
[8]检验乙醛的一种简便方法[J]. 冯泳兰. 衡阳师专学报(自然科学). 1990(03)
本文编号：3440370
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