掺杂g-C 3 N 4 基纳米复合材料光催化制氢性能的理论研究
发布时间：2021-11-01 04:22
类石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种不含金属的光催化剂已被广泛研究,然而较快的光生电子-空穴复合速率和较小的可见光响应范围在很大程度上限制了它的性能。因此,基于g-C3N4结构改进其在可见光范围的光催化性能是当前科研工作者的研究热点。在这项工作中,我们寻找一种合适的半导体材料与g-C3N4复合,有效地降低了电子和空穴的复合速率,在复合材料中掺杂杂质原子,引起材料电子结构和性质的变化,从而增强g-C3N4的光催化效率。文中基于自旋极化密度泛函理论系统研究了Cu/N（共）掺杂的TiO2/g-C3N4异质结体系的几何、电子和光学性质。计算结果表明与纯的TiO2（101）表面相比,TiO2/g-C3N4异质结的带隙明显变窄,并且（Cu,N）共掺杂可以诱发一些N 2p和...
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化剂的光催化过程示意图
图 1 半导体光催化剂的光催化过程示意图。导体对可见光的吸收、抑制电子和空穴在迁移过程率。然而，并非所有的可以通过光照激发使价带中电材料都能完成分解水制氢的过程。一个理想的半导体：如图 2 所示，半导体价带顶的电势必须比 H2O 氧化高，导带底的电势必须比 H+还原生成 H2的电位(0的光照下进行氧化还原反应，源源不断地生成氢气。
第一章 绪论所以，理论上催化剂材料的带隙要大于 1.23 eV，但并不是带隙越大就越利于光催化反应发生。当半导体的带隙过大时，它仅对太阳光中的紫外光有较强的光吸收，但是紫外光仅占太阳光的 4%，导致它对太阳光的利用率极低。因此，研究新型半导体光催化剂材料，拓宽其对太阳光的吸收范围，提高光催化制氢效率成为全球研究热点问题。1.3 g-C3N4及其复合材料1.3.1 g-C3N4的性质及研究现状(1) g-C3N4的性质g-C3N4是一种新型不含金属的二维层状半导体纳米材料，结构中的 C 和 N 原子以 sp2杂化形式成键，结构如图 3：
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨相氮化碳基复合光催化剂的研究进展[J]. 李娟,赵丹,马占强. 人工晶体学报. 2018(07)
硕士论文
[1]利用第一性原理研究石墨相氮化碳光解水的机制[D]. 叶欣欣.福州大学 2015
本文编号：3469483
【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化剂的光催化过程示意图
图 1 半导体光催化剂的光催化过程示意图。导体对可见光的吸收、抑制电子和空穴在迁移过程率。然而，并非所有的可以通过光照激发使价带中电材料都能完成分解水制氢的过程。一个理想的半导体：如图 2 所示，半导体价带顶的电势必须比 H2O 氧化高，导带底的电势必须比 H+还原生成 H2的电位(0的光照下进行氧化还原反应，源源不断地生成氢气。
第一章 绪论所以，理论上催化剂材料的带隙要大于 1.23 eV，但并不是带隙越大就越利于光催化反应发生。当半导体的带隙过大时，它仅对太阳光中的紫外光有较强的光吸收，但是紫外光仅占太阳光的 4%，导致它对太阳光的利用率极低。因此，研究新型半导体光催化剂材料，拓宽其对太阳光的吸收范围，提高光催化制氢效率成为全球研究热点问题。1.3 g-C3N4及其复合材料1.3.1 g-C3N4的性质及研究现状(1) g-C3N4的性质g-C3N4是一种新型不含金属的二维层状半导体纳米材料，结构中的 C 和 N 原子以 sp2杂化形式成键，结构如图 3：
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨相氮化碳基复合光催化剂的研究进展[J]. 李娟,赵丹,马占强. 人工晶体学报. 2018(07)
硕士论文
[1]利用第一性原理研究石墨相氮化碳光解水的机制[D]. 叶欣欣.福州大学 2015
本文编号：3469483
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