类石墨相π共轭异质结的构筑及其光催化性能研究
发布时间：2022-07-23 15:05
随着化石燃料的不断开采与使用,能源短缺和环境污染问题成为亟需解决的两大课题。光催化技术具有高效且环保的优点,被认为是最具潜力解决上述两大难题的方式之一。石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一种轻质无金属半导体光催化剂,有着成本低、无毒、化学稳定性高和光催化性能优良等特性,成为热门的可见光催化剂。但纯氮化碳也存在电子-空穴寿命短、可见光吸收范围窄（<560 nm）和激子结合能高等缺陷而限制了应用。为此,本论文通过在类石墨相光催化剂中构筑分子内π共轭体系,实现能带调控和光生载流子的快速迁移,从而拓展光催化剂的可见光吸收范围,提高光生载流子的分离效率,以此提升光生催化分解水产氢效率。研究内容主要包括以下三个方面:（1）π共轭碳掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化产氢性能研究。以尿素为g-C3N4主前驱物,2,4,6-三氨基嘧啶（TAP）为共聚物,通过简单的一步热聚法得到π共轭碳掺杂石墨相氮化碳（UCN）。所得产物分别用XRD、TEM、XPS等进行形貌和结构表征,并对产物进行可见光下光催化分解水产氢性能研究,...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光催化制氢的研究背景
1.3 光催化分解水基本原理
1.4 石墨相氮化碳的基本结构
1.5 氮化碳的制备方法
1.5.1 溶剂热法
1.5.2 电化学沉积法
1.5.3 固相反应法
1.5.4 热聚合法
1.6 石墨相氮化碳的改性方法
1.6.1 形貌调控
1.6.2 元素掺杂
1.6.3 贵金属沉积
1.6.4 染料光敏化
1.6.5 半导体复合
1.7 石墨相氮化碳的应用
1.7.1 储能材料
1.7.2 传感器
1.7.3 有机反应催化剂
1.7.4 光催化剂
1.8 研究背景、内容及意义
1.8.1 研究背景
1.8.2 研究内容
1.8.3 研究意义
第二章 π共轭碳掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化产氢性能研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器
2.2.2 样品的制备
2.2.3 样品的表征
2.2.4 光催化产氢测试
2.2.5 光电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 UCN-x的表征
2.3.2 光催化产氢性能
2.3.3 光催化机理
2.4 本章小结
第三章 TIO_2@UCN异质结光催化体系的制备及其光催化产氢性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 样品的制备
3.2.3 样品的表征
3.2.4 光催化产氢测试
3.2.5 光电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 TiO_2 的表征
3.3.2 TiO_2@UCN的表征
3.3.3 光催化产氢性能
3.3.4 光催化机理
3.4 本章小结
第四章 C_3N_4 基三元异相结光催化体系的制备及其光催化产氢性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 样品的制备
4.2.3 样品的表征
4.2.4 光催化产氢测试
4.2.5 光电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 PTI-GCN-PDI-x的表征
4.3.2 光催化产氢性能
4.3.3 光催化机理
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]煅烧温度对溶胶-凝胶合成BCZT纳米粉体的影响[J]. 吉祥,王传彬,李诵斌,沈强,张联盟. 人工晶体学报. 2017(11)
[2]光解水制氢催化剂的研究进展[J]. 李光炎,蔡秀兰. 工业催化. 2015(11)
[3]二氧化钛的光催化效应[J]. 罗锦洁. 城市地理. 2015(18)
[4]g-C3N4/TiO2对亚甲基蓝光催化性能研究[J]. 傅遍红,李增霞,郭淑慧,傅敏,刘思齐. 功能材料. 2015(14)
[5]石墨相氮化碳的改性及其在水处理中的应用研究进展[J]. 安小英,姜韵婕,闫超,刘丽. 应用化工. 2015(07)
[6]利用太阳能制氢的方法及发展现状[J]. 陈宏善,魏花花. 材料导报. 2015(11)
[7]离子掺杂氧化锌光催化纳米功能材料的制备及其应用[J]. 殷巧巧,乔儒,童国秀. 化学进展. 2014(10)
[8]生物发酵制氢技术的最新研究进展[J]. 吴梦佳,隋红,张瑞玲. 现代化工. 2014(05)
[9]焙烧温度对ZnO粉体结晶及其光学性能的影响[J]. 赵海刚,李彩虹,王红强,李茹,张光辉. 应用化学. 2014(02)
[10]石墨相氮化碳的化学合成及应用[J]. 张金水,王博,王心晨. 物理化学学报. 2013(09)
博士论文
[1]石墨相氮化碳微纳米材料的制备及光催化性能研究[D]. 吴星瞳.吉林大学 2015
[2]改性TiO2纳米带制备及光催化降解水中左氧氟沙星研究[D]. 陈清华.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于石墨烯或类石墨氮化碳复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能的研究[D]. 陈路呀.华南理工大学 2014
[4]可见光响应型石墨相氮化碳复合材料的制备及其降解有机污染物研究[D]. 黄立英.江苏大学 2013
[5]二氧化钛纳米片的制备及光催化产氢性能研究[D]. 亓丽芳.武汉理工大学 2012
[6]CdS-TiO2的形貌结构调控及其光解水产氢性能研究[D]. 李曹龙.上海交通大学 2011
[7]新型光催化材料的制备及其可见光催化制氢或制氧性能研究[D]. 柯丁宁.武汉大学 2010
[8]光解水用改性金红石型TiO2析氧催化剂的制备与光催化性能研究[D]. 童海霞.中南大学 2008
[9]可见光下光催化分解水制取氢气的研究[D]. 王玉晓.天津大学 2009
硕士论文
[1]类石墨相氮化碳（g-C3N4）的制备及其光催化性能研究[D]. 王鹏.长春工业大学 2016
[2]MoS2-g-C3N4复合材料的合成及光催化制氢性能研究[D]. 张雪伟.吉林大学 2015
[3]剥离型膨润土负载光催化剂材料的制备及其降解罗丹明B废水应用研究[D]. 邹静.常州大学 2015
[4]g-C3N4基催化剂修饰改性及其可见光催化产氢性能研究[D]. 艾珠玉.浙江大学 2015
[5]g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及可见光催化性能的研究[D]. 廖佳珍.重庆工商大学 2014
[6]二维片层ZnO及其复合材料的可控合成和性能研究[D]. 洪玉.黑龙江大学 2014
[7]储氢合金/Cr掺杂复合氧化物半导体电极的制备及其光电化学性能[D]. 王淑芬.浙江大学 2007
本文编号：3665360
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 光催化制氢的研究背景
1.3 光催化分解水基本原理
1.4 石墨相氮化碳的基本结构
1.5 氮化碳的制备方法
1.5.1 溶剂热法
1.5.2 电化学沉积法
1.5.3 固相反应法
1.5.4 热聚合法
1.6 石墨相氮化碳的改性方法
1.6.1 形貌调控
1.6.2 元素掺杂
1.6.3 贵金属沉积
1.6.4 染料光敏化
1.6.5 半导体复合
1.7 石墨相氮化碳的应用
1.7.1 储能材料
1.7.2 传感器
1.7.3 有机反应催化剂
1.7.4 光催化剂
1.8 研究背景、内容及意义
1.8.1 研究背景
1.8.2 研究内容
1.8.3 研究意义
第二章 π共轭碳掺杂石墨相氮化碳的制备及其光催化产氢性能研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器
2.2.2 样品的制备
2.2.3 样品的表征
2.2.4 光催化产氢测试
2.2.5 光电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 UCN-x的表征
2.3.2 光催化产氢性能
2.3.3 光催化机理
2.4 本章小结
第三章 TIO_2@UCN异质结光催化体系的制备及其光催化产氢性能研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 样品的制备
3.2.3 样品的表征
3.2.4 光催化产氢测试
3.2.5 光电化学测试
3.3 结果与讨论
3.3.1 TiO_2 的表征
3.3.2 TiO_2@UCN的表征
3.3.3 光催化产氢性能
3.3.4 光催化机理
3.4 本章小结
第四章 C_3N_4 基三元异相结光催化体系的制备及其光催化产氢性能研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 样品的制备
4.2.3 样品的表征
4.2.4 光催化产氢测试
4.2.5 光电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 PTI-GCN-PDI-x的表征
4.3.2 光催化产氢性能
4.3.3 光催化机理
4.4 本章小结
第五章 结论
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]煅烧温度对溶胶-凝胶合成BCZT纳米粉体的影响[J]. 吉祥,王传彬,李诵斌,沈强,张联盟. 人工晶体学报. 2017(11)
[2]光解水制氢催化剂的研究进展[J]. 李光炎,蔡秀兰. 工业催化. 2015(11)
[3]二氧化钛的光催化效应[J]. 罗锦洁. 城市地理. 2015(18)
[4]g-C3N4/TiO2对亚甲基蓝光催化性能研究[J]. 傅遍红,李增霞,郭淑慧,傅敏,刘思齐. 功能材料. 2015(14)
[5]石墨相氮化碳的改性及其在水处理中的应用研究进展[J]. 安小英,姜韵婕,闫超,刘丽. 应用化工. 2015(07)
[6]利用太阳能制氢的方法及发展现状[J]. 陈宏善,魏花花. 材料导报. 2015(11)
[7]离子掺杂氧化锌光催化纳米功能材料的制备及其应用[J]. 殷巧巧,乔儒,童国秀. 化学进展. 2014(10)
[8]生物发酵制氢技术的最新研究进展[J]. 吴梦佳,隋红,张瑞玲. 现代化工. 2014(05)
[9]焙烧温度对ZnO粉体结晶及其光学性能的影响[J]. 赵海刚,李彩虹,王红强,李茹,张光辉. 应用化学. 2014(02)
[10]石墨相氮化碳的化学合成及应用[J]. 张金水,王博,王心晨. 物理化学学报. 2013(09)
博士论文
[1]石墨相氮化碳微纳米材料的制备及光催化性能研究[D]. 吴星瞳.吉林大学 2015
[2]改性TiO2纳米带制备及光催化降解水中左氧氟沙星研究[D]. 陈清华.哈尔滨工业大学 2014
[3]基于石墨烯或类石墨氮化碳复合光催化剂的制备、表征及其光催化性能的研究[D]. 陈路呀.华南理工大学 2014
[4]可见光响应型石墨相氮化碳复合材料的制备及其降解有机污染物研究[D]. 黄立英.江苏大学 2013
[5]二氧化钛纳米片的制备及光催化产氢性能研究[D]. 亓丽芳.武汉理工大学 2012
[6]CdS-TiO2的形貌结构调控及其光解水产氢性能研究[D]. 李曹龙.上海交通大学 2011
[7]新型光催化材料的制备及其可见光催化制氢或制氧性能研究[D]. 柯丁宁.武汉大学 2010
[8]光解水用改性金红石型TiO2析氧催化剂的制备与光催化性能研究[D]. 童海霞.中南大学 2008
[9]可见光下光催化分解水制取氢气的研究[D]. 王玉晓.天津大学 2009
硕士论文
[1]类石墨相氮化碳（g-C3N4）的制备及其光催化性能研究[D]. 王鹏.长春工业大学 2016
[2]MoS2-g-C3N4复合材料的合成及光催化制氢性能研究[D]. 张雪伟.吉林大学 2015
[3]剥离型膨润土负载光催化剂材料的制备及其降解罗丹明B废水应用研究[D]. 邹静.常州大学 2015
[4]g-C3N4基催化剂修饰改性及其可见光催化产氢性能研究[D]. 艾珠玉.浙江大学 2015
[5]g-C3N4/TiO2复合光催化剂的制备及可见光催化性能的研究[D]. 廖佳珍.重庆工商大学 2014
[6]二维片层ZnO及其复合材料的可控合成和性能研究[D]. 洪玉.黑龙江大学 2014
[7]储氢合金/Cr掺杂复合氧化物半导体电极的制备及其光电化学性能[D]. 王淑芬.浙江大学 2007
本文编号：3665360
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3665360.html
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