碱土金属钛酸盐的控制合成和光解水产氢性能研究
发布时间：2022-10-19 18:22
随着能源枯竭和环境污染问题的日益突显,人们对清洁、可再生新能源的需求越来越迫切。光水解制氢因其成本低,环境友好而受到极大关注,通过简单的太阳能转化为化学能来解决能源短缺问题。理想的光催化剂必须满足以下要求,宽波段的光学利用,有效的分离光生载流子和高效表面氧化还原反应。钙钛矿型氧化物（ABO3）,化学成分和内部结构的多样性有利于在环境和能源方面的开发和应用。探索钙钛矿氧化物微纳材料在湿化学制备过程中的生长机制,实现尺寸和形貌的人工剪裁,对于研究在光催化中的应用有重要意义。本文主要利用湿化学法制备了钙钛矿结构碱土金属钛酸盐,探讨了不同水热参数下微观形貌的动力学控制机制,发展了一种低温合成新方法。通过改变KOH的添加量,采用一步水热法合成了具有星状,枝杈状和棱柱状结构的CaTiO3产物,探索了矿化剂浓度对CaTiO3形貌和生长行为的影响并对其光催化性能进行了测试。发现枝权状CaTiO3颗粒按照立方亚晶胞有序聚集,且矩形分支的择优生长方向为[001]轴。证实了星状CaTiO3颗粒具有和枝杈状CaTiO3颗粒类似的定向聚集生长行为。CaTiO3棱柱状单晶颗粒同样具有沿[001]轴择优生长特性,但...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 光解水产氢的基本原理及研究现状
1.3 钙钛矿氧化物的结构特性和主要应用
1.4 Ti系钙钛矿在光解水制氢中的应用
1.5 钙钛矿结构氧化物的合成方法
1.5.1 模板法
1.5.2 溶胶凝胶法
1.5.3 水热/溶剂热法
1.6 论文选题思路和主要研究内容
第二章 实验方法与仪器设备
2.1 化学药品和实验设备
2.1.1 化学药品
2.1.2 实验设备
2.2 结构分析和性能测试方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
2.2.3 场发射电子扫描显微镜(FESEM)
2.2.4 双束聚焦离子束微纳加工仪(FIB)
2.2.5 紫外可见吸收漫反射光谱
2.2.6 X射线光电子能谱分析
2.2.7 BET比表面积测试
2.2.8 光致发光光谱
2.2.9 光解水制氢
第三章 等级结构钛酸钙的控制合成和光解水产氢性能研究
3.1 引言
3.2 CaTiO_3的合成与表征
3.2.1 实验条件
3.2.2 结果与表征
3.2.3 钛酸钙等级结构的形成机理分析
3.3 等级结构钛酸钙的光催化性能
3.4 本章小结
第四章 钛酸钡纳米晶的室温合成和光解水产氢性能研究
4.1 引言
4.2 BaTiO_3的合成与表征
4.2.1 实验条件
4.2.2 反应时间对室温合成钛酸钡纳米晶的影响
4.2.3 钛酸钡纳米晶的形成机理分析
4.3 钛酸钡纳米晶的光催化性能
4.3.1 结果与表征
4.4 本章小结
第五章 钛酸锶介孔球的控制生长及光解水产氢性能研究
5.1 引言
5.2 SrTiO_3的合成与表征
5.2.1 实验条件
5.2.2 结果与表征
5.3 钛酸锶介孔球的光催化性能
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构[J]. 朱信华,朱健民,宋晔,周舜华,刘治国. 电子显微学报. 2009(04)
[2]控制定向聚集水热合成制备多种形貌的纳米钛酸锶(英文)[J]. 魏晓,徐刚,任召辉,翁文剑,沈鸽,韩高荣. 电子显微学报. 2010(06)
[3]F掺杂TiO2纳米管阵列的可见光催化活性和电子结构[J]. 陈秀琴,张兴旺,雷乐成. 无机材料学报. 2011(04)
[4]高放电容量二氧化锰纳米材料的水热合成及微结构表征[J]. 胡鹏飞,鲁波,倪建森. 电子显微学报. 2013(01)
[5]水热条件下有机分子调控钛酸铅铁电纳米结构的高度取向生长(英文)[J]. 尹思敏,任召辉,钞春英,肖珍,刘振亚,沈鸽,韩高荣. 电子显微学报. 2013(01)
[6]钛酸锶花状分级纳米结构的合成与光催化性质研究（英文）[J]. 赖小勇,王呈睿,金泉,于然波,王丹. Science China Materials. 2015(03)
[7]介孔TiO2/WO3空心球的制备及其可见光光催化性能[J]. 喻洋,佟明兴,何玉兰,陈辉,高静,李国华. 无机材料学报. 2017(04)
硕士论文
[1]用于荧光免疫分析的长余辉纳米粒子CaTiO3：Pr的研究[D]. 王荣.暨南大学 2009
本文编号：3693878
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
1.1 引言
1.2 光解水产氢的基本原理及研究现状
1.3 钙钛矿氧化物的结构特性和主要应用
1.4 Ti系钙钛矿在光解水制氢中的应用
1.5 钙钛矿结构氧化物的合成方法
1.5.1 模板法
1.5.2 溶胶凝胶法
1.5.3 水热/溶剂热法
1.6 论文选题思路和主要研究内容
第二章 实验方法与仪器设备
2.1 化学药品和实验设备
2.1.1 化学药品
2.1.2 实验设备
2.2 结构分析和性能测试方法
2.2.1 X射线衍射(XRD)
2.2.2 透射电子显微镜(TEM)
2.2.3 场发射电子扫描显微镜(FESEM)
2.2.4 双束聚焦离子束微纳加工仪(FIB)
2.2.5 紫外可见吸收漫反射光谱
2.2.6 X射线光电子能谱分析
2.2.7 BET比表面积测试
2.2.8 光致发光光谱
2.2.9 光解水制氢
第三章 等级结构钛酸钙的控制合成和光解水产氢性能研究
3.1 引言
3.2 CaTiO_3的合成与表征
3.2.1 实验条件
3.2.2 结果与表征
3.2.3 钛酸钙等级结构的形成机理分析
3.3 等级结构钛酸钙的光催化性能
3.4 本章小结
第四章 钛酸钡纳米晶的室温合成和光解水产氢性能研究
4.1 引言
4.2 BaTiO_3的合成与表征
4.2.1 实验条件
4.2.2 反应时间对室温合成钛酸钡纳米晶的影响
4.2.3 钛酸钡纳米晶的形成机理分析
4.3 钛酸钡纳米晶的光催化性能
4.3.1 结果与表征
4.4 本章小结
第五章 钛酸锶介孔球的控制生长及光解水产氢性能研究
5.1 引言
5.2 SrTiO_3的合成与表征
5.2.1 实验条件
5.2.2 结果与表征
5.3 钛酸锶介孔球的光催化性能
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
个人简历
攻读学位期间发表的学术论文与取得的其它研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]水热反应条件对BaTiO3纳米晶形成的影响及其原子尺度表面结构[J]. 朱信华,朱健民,宋晔,周舜华,刘治国. 电子显微学报. 2009(04)
[2]控制定向聚集水热合成制备多种形貌的纳米钛酸锶(英文)[J]. 魏晓,徐刚,任召辉,翁文剑,沈鸽,韩高荣. 电子显微学报. 2010(06)
[3]F掺杂TiO2纳米管阵列的可见光催化活性和电子结构[J]. 陈秀琴,张兴旺,雷乐成. 无机材料学报. 2011(04)
[4]高放电容量二氧化锰纳米材料的水热合成及微结构表征[J]. 胡鹏飞,鲁波,倪建森. 电子显微学报. 2013(01)
[5]水热条件下有机分子调控钛酸铅铁电纳米结构的高度取向生长(英文)[J]. 尹思敏,任召辉,钞春英,肖珍,刘振亚,沈鸽,韩高荣. 电子显微学报. 2013(01)
[6]钛酸锶花状分级纳米结构的合成与光催化性质研究（英文）[J]. 赖小勇,王呈睿,金泉,于然波,王丹. Science China Materials. 2015(03)
[7]介孔TiO2/WO3空心球的制备及其可见光光催化性能[J]. 喻洋,佟明兴,何玉兰,陈辉,高静,李国华. 无机材料学报. 2017(04)
硕士论文
[1]用于荧光免疫分析的长余辉纳米粒子CaTiO3：Pr的研究[D]. 王荣.暨南大学 2009
本文编号：3693878
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3693878.html
