缺陷TiO 2 基纳米材料的设计及其增强光催化固氮性能研究

发布时间：2022-10-10 18:12

　　氨是现代社会重要的化学品之一,目前主要是通过“Haber-Bosch”法以N₂和H₂为原料在高温高压的条件下合成NH₃。光催化固氮是以水和N₂为原料在常温常压的条件下制备氨,因此受到人们的广泛关注。光催化固氮技术的核心是高效光催化材料的设计与制备。目前已有多种半导体光催化材料被报道用于固氮研究,但这些材料的光催化固氮活性仍不理想。其中,二氧化钛（TiO₂）因其结构稳定和高紫外光利用率等优点,在光催化领域备受关注。但较宽的带隙（3.0-3.2 eV）限制了TiO₂在光催化固氮领域的研究。因此,如何进一步提升TiO₂光催化固氮活性,阐明其光催化固氮机理具有重要的研究价值。本文通过TiO₂表面缺陷的构筑,优化材料光生电荷分离效率和对N₂的吸附活化能力。此外,通过g-C₃N₄、Ti₃C₂材料与TiO_2<... 

【文章页数】：83 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 光催化固氮概述
        1.2.1 半导体光催化固氮机理
        1.2.2 光催化固氮研究现状
    1.3 二氧化钛(TiO_2)
        1.3.1 TiO_2的结构与性质
        1.3.2 TiO_2的制备方法
        1.3.3 TiO_2光催化研究现状
    1.4 TiO_2基纳米材料的改性方法
        1.4.1 贵金属沉积
        1.4.2 元素掺杂
        1.4.3 形貌调控
        1.4.4 半导体复合
        1.4.5 有机染料敏化
    1.5 选题意义及主要内容
第二章 富缺陷TiO_2纳米材料的制备及其增强光催化固氮性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验仪器和试剂
        2.2.2 催化剂制备
        2.2.3 酒石酸钾钠溶液的配制
        2.2.4 氨标准曲线的制定
        2.2.5 光催化固氮活性实验
        2.2.6 电化学测试
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 X射线衍射(XRD)和拉曼光谱(Raman)分析
        2.3.2 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.3 透射电镜(TEM)和元素分布分析
        2.3.4 电子顺磁共振(EPR)分析
        2.3.5 光催化固氮活性测试
        2.3.6 紫外-可见漫反射光谱(DRS)及禁带宽度分析
        2.3.7 光电化学分析
        2.3.8 比表面积(BET)分析
        2.3.9 线性伏安曲线(LSV)分析
        2.3.10 光催化固氮机理分析
    2.4 本章小结
第三章 g-C_3N_4 复合缺陷TiO_2纳米材料的构筑及其增强光催化固氮性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器和试剂
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 酒石酸钾钠溶液的配制
        3.2.4 氨标准曲线的制定
        3.2.5光催化固氮活性实验
        3.2.6 电化学测试
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        3.3.2 傅里叶红外(FT-IR)与拉曼光谱(Raman)分析
        3.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        3.3.4 透射电镜(TEM)与元素分布分析
        3.3.5 光催化固氮活性测试
        3.3.6 氮气吸附脱附(BET)和电子顺磁共振(EPR)分析
        3.3.7 紫外可见漫反射光谱(DRS)图分析
        3.3.8 光电化学分析
        3.3.9 线性伏安曲线(LSV)分析
        3.3.10 光催化固氮机理分析
    3.4 本章小结
第四章 Ti_3C_2 复合缺陷TiO_2纳米材料的构筑及其增强光催化固氮性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验仪器和试剂
        4.2.2 催化剂制备
        4.2.3 酒石酸钾钠溶液
        4.2.4 氨标准曲线的制定
        4.2.5光催化固氮活性实验
        4.2.6 电化学测试
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 X射线衍射(XRD)与傅里叶红外(FT-IR)分析
        4.3.2 拉曼光谱(Raman)分析
        4.3.3 透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HR-TEM)分析
        4.3.4 X射线光电子能谱(XPS)分析
        4.3.5 光催化固氮活性测试
        4.3.6 氮气吸附-脱附(BET)和电子顺磁共振(EPR)分析
        4.3.7 紫外-可见漫反射光谱(DRS)分析
        4.3.8 光电化学分析
        4.3.9 线性伏安曲线(LSV)分析
        4.3.10 光催化固氮机理
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of calcination temperature on physicochemical property and activity of CuSO4/TiO2 ammonia-selective catalytic reduction catalysts[J]. Yanke Yu,Jiali Zhang,Changwei Chen,Chi He,Jifa Miao,Huirong Li,Jinsheng Chen.  Journal of Environmental Sciences. 2020(05)
[2]Role of surface defects of carbon nanotubes on catalytic performance of barium promoted ruthenium catalyst for ammonia synthesis[J]. Yongcheng Ma,Guojun Lan,Wenzhao Fu,Ying Lai,Wenfeng Han,Haodong Tang,Huazhang Liu,Ying Li.  Journal of Energy Chemistry. 2020(02)
[3]纳米掺铁二氧化钛的sol-gel法制备与表征（Ⅰ）热重红外联用分析掺铁二氧化钛凝胶的热分解和晶化特性[J]. 岳林海,刘清,徐铸德,水淼.  无机化学学报. 2000(06)
[4]溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜及其光催化性能的研究[J]. 余家国,赵修建,叶晓川,陈文梅,石柱明.  光学技术. 1998(04)



本文编号：3690112