镍基助催化剂用于提高硫化物光催化制氢活性研究
发布时间：2021-12-11 19:17
众所周知,氢是一种环境友好的、可持续的化石燃料替代品,利用光催化剂在太阳光驱动下进行分解水是一种至关重要的制氢途径。有效的太阳能转换的先决条件是开发能够利用太阳光光谱波长范围的光催化剂。光分解水催化剂通常由光催化半导体和一个或多个助催化剂组成。光的吸收和电荷的转移主要是由半导体负责,催化反应则主要发生在助催化剂的表面。硫化镉是具有窄带隙和可调带结构的一种很有前途的光催化材料。然而,硫化镉有着光生载流子复合率高且光腐蚀严重的缺点。有很多方案可以用于提高其光催化性能,主要包括增加比表面积、构建异质结、掺杂、助催化剂修饰等。本文设计了不同的镍基助催化剂用于修饰硫化镉基半导体,使其光生载流子分离率和抗腐蚀能力增加。主要研究内容与结果如下:（1）使用水热法合成海胆状CdS后球磨负载NiC。负载了助催化剂NiC的CdS和纯相CdS相比,光解水产氢性能显著提高。在可见光照射下,CdS-4%NiC光催化剂的产氢速率达到12.84 mmol·g-1（3 h）,是纯相CdS的6倍。这是由于NiC促进了CdS表面光生载流子的传输速率,提供了更多的产氢活性位点。（2）使用一步水热法合成了...
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化分解水产生氢气和氧气的主要过程[57]
内蒙古大学硕士学位论文51.3.2金属氧化物催化剂二氧化钛（TiO2）因其高光催化效率、在极端条件下的高稳定性和恰到好处的带位置成为近几十年来热门的光催化剂，可用于光分解水产氢产氧，光降解空气水体污染物等多个方面[9,46,47]。TiO2早起初被用作光催化剂时为一般的白色TiO2，氢化处理可以得到彩色的TiO2，类如黑色TiO2[48,49]和灰色TiO2[50,51]就有很强的可见和红外的光吸收。三氧化钨（WO3）也是一种常见的金属氧化物光催化剂，也被广泛应用于光催化制氢制氧。Zhang等人将硫化锑（Sb2S3）入WO3中，提高了WO3在可见光照射下的光电催化活性。然后又合成了WO3/Sb2S3的异质结光电催化剂，增强了吸光性，构建了合适的带隙，使光电催化活性大大增强[52]。TaejongPaik等人报道了一种非化学计量的高还原性氧化钨（WOx）纳米线用于直接光催化制氢。与化学计量比的WO3相比，WO3氧空位出现，光学带隙增加，可以用于以醇为牺牲剂的光催化产氢[53]。1.3.3金属硫属化物催化剂（CdX，X=S，Se，Te）图1.3CdS、CdSe和CdTe半导体的能带结构与水分裂氧化还原电位的关系(pH=0)[57]。Fig.1.3RelationshipbetweenbandstructureofCdS,CdSeandCdTesemiconductorsandredoxpotentialsofwatersplitting(pH=0).
内蒙古大学硕士学位论文8复合率。第三，以纳米粒子的形式制备半导体材料将可以利用量子约束效应来打开半导体的带隙并调节能级。图1.4（a）生长过程中的主要步骤，（b）通过调节Cd2+注入速率，可以简单地控制CdS纳米锥、CdS纳米锈和CdS纳米板的形成的说明示意图。Fig.1.4Schematicillustrationof(a)themajorstepsinvolvedinthegrowthprocessand(b)theformationofaCdSnanocone,aCdSnanofrustum,andaCdSnanoplate,simplycontrolledbyadjustingCd2+injectionrate.目前，很多不同的形状的CdS（纳米粒子、纳米棒、纳米片、纳米线等）被成功的设计并制备出来用于产氢实验。Yu等人通过在水热法中调节溶剂和硫源设计了一系列不同形貌的CdS，实验结果表明CdS的形貌和晶型对光解水产氢起着重要作用[73]。虽然纯的CdS半导体材料已经被证明有光催化分解水的能力，但其产氢速率和量子效率仍然太低，即使在有牺牲剂存在时也无法有效利用太阳能。所以人们进一步通过其他材料修饰CdS来提高其光催化性能。1.4.2.2固溶体固溶体的合成是一种有效的策略用于加强CdS半导体材料的光催化性能。与原始的CdS
【参考文献】：
期刊论文
[1]Covalently integrated core-shell MOF@COF hybrids as efficient visible-light-driven photocatalysts for selective oxidation of alcohols[J]. Guilong Lu,Xiubing Huang,Yang Li,Guixia Zhao,Guangsheng Pang,Ge Wang. Journal of Energy Chemistry. 2020(04)
本文编号：3535244
【文章来源】：内蒙古大学内蒙古自治区 211工程院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
半导体光催化分解水产生氢气和氧气的主要过程[57]
内蒙古大学硕士学位论文51.3.2金属氧化物催化剂二氧化钛（TiO2）因其高光催化效率、在极端条件下的高稳定性和恰到好处的带位置成为近几十年来热门的光催化剂，可用于光分解水产氢产氧，光降解空气水体污染物等多个方面[9,46,47]。TiO2早起初被用作光催化剂时为一般的白色TiO2，氢化处理可以得到彩色的TiO2，类如黑色TiO2[48,49]和灰色TiO2[50,51]就有很强的可见和红外的光吸收。三氧化钨（WO3）也是一种常见的金属氧化物光催化剂，也被广泛应用于光催化制氢制氧。Zhang等人将硫化锑（Sb2S3）入WO3中，提高了WO3在可见光照射下的光电催化活性。然后又合成了WO3/Sb2S3的异质结光电催化剂，增强了吸光性，构建了合适的带隙，使光电催化活性大大增强[52]。TaejongPaik等人报道了一种非化学计量的高还原性氧化钨（WOx）纳米线用于直接光催化制氢。与化学计量比的WO3相比，WO3氧空位出现，光学带隙增加，可以用于以醇为牺牲剂的光催化产氢[53]。1.3.3金属硫属化物催化剂（CdX，X=S，Se，Te）图1.3CdS、CdSe和CdTe半导体的能带结构与水分裂氧化还原电位的关系(pH=0)[57]。Fig.1.3RelationshipbetweenbandstructureofCdS,CdSeandCdTesemiconductorsandredoxpotentialsofwatersplitting(pH=0).
内蒙古大学硕士学位论文8复合率。第三，以纳米粒子的形式制备半导体材料将可以利用量子约束效应来打开半导体的带隙并调节能级。图1.4（a）生长过程中的主要步骤，（b）通过调节Cd2+注入速率，可以简单地控制CdS纳米锥、CdS纳米锈和CdS纳米板的形成的说明示意图。Fig.1.4Schematicillustrationof(a)themajorstepsinvolvedinthegrowthprocessand(b)theformationofaCdSnanocone,aCdSnanofrustum,andaCdSnanoplate,simplycontrolledbyadjustingCd2+injectionrate.目前，很多不同的形状的CdS（纳米粒子、纳米棒、纳米片、纳米线等）被成功的设计并制备出来用于产氢实验。Yu等人通过在水热法中调节溶剂和硫源设计了一系列不同形貌的CdS，实验结果表明CdS的形貌和晶型对光解水产氢起着重要作用[73]。虽然纯的CdS半导体材料已经被证明有光催化分解水的能力，但其产氢速率和量子效率仍然太低，即使在有牺牲剂存在时也无法有效利用太阳能。所以人们进一步通过其他材料修饰CdS来提高其光催化性能。1.4.2.2固溶体固溶体的合成是一种有效的策略用于加强CdS半导体材料的光催化性能。与原始的CdS
【参考文献】：
期刊论文
[1]Covalently integrated core-shell MOF@COF hybrids as efficient visible-light-driven photocatalysts for selective oxidation of alcohols[J]. Guilong Lu,Xiubing Huang,Yang Li,Guixia Zhao,Guangsheng Pang,Ge Wang. Journal of Energy Chemistry. 2020(04)
本文编号：3535244
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3535244.html
