碳-金属氧化物复合体系的构筑及其光解水性质的研究

发布时间：2022-02-22 09:04

　　利用太阳能和半导体材料实现可见光催化水分解是获取氢能源的理想途径之一。在过去的几十年中,光催化分解水取得了很大的进展。数百种半导体材料包括氧化物,硫化物,硅化物等被报道具有光催化分解水的性质。在这些材料中,金属氧化物由于其抗光致腐蚀能力强,可塑性强以及制备方法简易而受到人们广泛的关注。尽管如此,金属氧化物也存在一些缺点,例如其可见光利用率低,光生电子-空穴复合速率快,能带位置不满足光解水的要求等。因此,通过改性或掺杂等手段提高金属氧化物材料的光催化活性是拓宽其在完全光解水领域应用的极具潜力的方法。在本论文中,我们设计合成了三种碳与金属氧化物的复合体系,它们分别是碳点/氧化铁纳米复合材料催化剂（CDs/Fe2O3）,氧化镍/碳点/钒酸铋（NiO/CDs/BiVO4）Z-Scheme光催化剂,碳掺杂的四氧化三钴多孔纳米片（FCo）催化剂。通过光催化水分解实验检测了其光解化活性,并利用透射电子显微镜、紫外-可见光谱、X射线光电子能谱等测试手段表征了其结构与基本性质。另外,着重研究了复合体系完全光解水的机理。具体研究内容如下:（1）通过简单的热处理方法一步合成了碳点和氧化铁的（CDs-Fe2O... 

【文章来源】：苏州大学江苏省211工程院校

【文章页数】：101 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 可替代能源以及氢能源概述
    1.2 光催化分解水概述
    1.3 碳材料在光催化领域的应用
    1.4 金属氧化物光催化剂的研究进展
        1.4.1 氧化铁(Fe_2O_3)以及铁基氧化物在光催化领域的应用
        1.4.2 钒酸铋材料(BiVO_4)在光催化领域的应用
        1.4.3 四氧化三钴材料(Co_3O_4)在光催化领域的应用
    1.5 本课题的立题依据、意义及研究内容
    参考文献
第二章 碳点/氧化铁纳米复合物的制备及其可见光完全分解水性能的研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂
        2.2.2 碳点(CDs)的合成
        2.2.3 氧化铁(Fe_2O_3)的合成
        2.2.4 碳点-氧化铁(CDs-Fe_2O_3)复合物的合成
        2.2.5 仪器表征
        2.2.6 测定碳点中的羟基(-OH)与羧基(-COOH)的相对含量
        2.2.7 静电力显微镜(EFM)测试
        2.2.8 光解水测试
        2.2.9 电子转移数的测定
    2.3 结果与讨论
    2.4 结论
    参考文献
第三章 氧化镍/碳点/钒酸铋复合催化剂的制备及其完全光解水性能的研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂
        3.2.2 CDs的合成
        3.2.3 Ni(OH)_2的合成
        3.2.4 BiVO_4的合成
        3.2.5 NiO/CDs/BiVO_4复合物的合成
        3.2.6 仪器表征
        3.2.7 光解水测试
        3.2.8 表观量子效率(AQE)的测定
        3.2.9 电子转移数的测定
    3.3 结果与讨论
    3.4 结论
    参考文献
第四章 碳掺杂的四氧化三钴纳米片用于可见光催化分解水的研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂
        4.2.2 FCo系列光催化剂的合成
        4.2.3 Co-400和MF-400对照样品的合成
        4.2.4 仪器表征
        4.2.5 光解水测试
    4.3 结果与讨论
    4.4 结论
    参考文献
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
致谢



本文编号：3639136