Cu NPs/鸡蛋花石墨烯复合物的制备及光催化产氢性能研究

发布时间：2021-12-17 19:00

　　环境污染和能源枯竭这两大亟需解决的全球问题,严重制约了人类文明的发展进程,使全球各国积极解决能源危机与环境污染问题,寻求清洁、高效、可再生、环境友好型、可持续发展的替代能源成为各国的共识。随着科学的进步,出现了一种新型解决方法——光催化分解水制氢,将无穷无尽的太阳能转化为清洁的氢能,这是一种具有研究潜力和深远意义的新能源获得途径。在光催化分解水制氢的发展过程中,根据光催化特性设计合成光催化剂成为了重点与难点。经过科学家不懈的努力,在光催化剂的设计上已经取得了骄人的成绩。如今无机半导体和有机半导体应用于光催化分解水产氢的研究已经十分透彻,Pt、Au、Ag等贵金属的等离子共振光催化分解水产氢的更是研究的热点,但廉价易得的Cu作为等离子体应用于光催化的研究却是屈指可数,这是因为当铜纳米粒子与空气接触时,由于其活泼的化学活性使得其极易被氧化形成铜氧化物,影响Cu纳米粒子的等离子体共振效应,进而降低Cu纳米粒子的光催化活性。因此,为了防止铜纳米粒子被氧化和团聚,一种理想且可行的方法就是将铜纳米粒子负载在石墨烯上。众所周知,石墨烯拥有超大比表面积,超高导电率和超强透光性,可为光催化反应提供大量活性... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

石墨烯及其衍生物Fig.1-1.Schematicdiagramsofgrapheneanditsderivatives由于石墨烯是导带和价带相交的零带隙独特结构，理论上石墨烯对于任何波长都有

.3.1 无机半导体TiO2基无机半导体是研究得最深入的光催化剂，但因为其禁带宽度为 3.2eV，对可光的利用率低，所以科研工作者采取了多种方式来提高光催化效率。.3.1.1 掺杂提高光催化剂对可见光有活性的一个最有效的方法是通过掺杂金属离子，在能带上生杂质能级。图 1-2 显示了捐赠能级和接受能级在禁带中的位置，也显示了掺杂有金离子能使半导体对可见光有响应活性。为增强 TiO2光催化剂的活性，科学家们广泛研究了掺杂了过渡金属和稀土金属后的影响。由于掺杂离子和 TiO2的电子耦合效应，得掺杂离子可以减小 TiO2的能带宽度，在 TiO2价带之上或者导带之下引入杂质能级增大可见光吸收光谱。另外，掺杂物可以作为引诱中心，有效地使光生电子从光生电-空穴对中分离，并且杂质能级能延长光生电子-空穴对的有效期，保持高光催化活性。

华南理工大学硕士学位论文虽然掺杂金属可以延长光吸收到可见光区域，但是增加的捐赠能级和接受能级是相分离的，通常情况下他们会作为电子-空穴对的重复合中心，从而使电子-空穴对减少。此掺杂金属不是一个完美的方法，这其中要在增强光子吸收和高重复合率中做出权衡。掺杂非金属离子是另一个能减小能带、实现光催化剂对可见光有活性的方法。这种法已经被广泛研究，用于改变 TiO2和 ZnO 这类只对紫外光有活性的光催化剂。如图-3a 所示，掺杂非金属离子通常是使价带边上移，而不是在禁带形成捐赠能级。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3540742