Au基合金纳米粒子的制备及增强光催化性能研究
发布时间：2022-10-21 11:09
太阳能作为取之不尽用之不竭的绿色清洁能源受到越来越多科学家的关注。其中利用太阳光分解水制取氢气,长久以来被誉为“化学的圣杯”。然而迄今为止,实现光催化产氢距离工业化仍然很遥远,主要由于较低的产氢效率以及光催化剂的稳定性难以保证。本文以光催化产氢的原理为基础,考虑到目前光催化剂主要存在的几大问题:（1）光吸收范围窄;（2）电子空穴对易复合;（3）稳定性较差;（4）表面反应速度较慢等,以期利用贵金属纳米粒子的局域等离激元效应（LSPR）构建等离激元贵金属-半导体复合光催化剂,实现增强光吸收的同时并减少电子空穴对的复合。本论文的主要研究结果如下:1.结合电偶置换与共还原法,提出一种新颖的合成策略快速制备尺寸分布均匀,可控空腔尺寸大小的Au-Ag合金纳米粒子（HNPs）。与实心纳米粒子相比,Au-Ag HNPs具有独特的优势,通过控制内部空腔尺寸大小（35 nm到20 nm）,实现了LSPR峰在490nm到713 nm之间的连续调节。通过对不同空腔尺寸的Au-Ag HNPs复合P25（TiO2）光催化剂光催化性能的测试,发现具有完整壳层且厚度为5 nm的Au-Ag HNP...
【文章页数】：67 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 光催化反应
1.2.1 半导体纳米材料光催化反应
1.2.2 光催化反应原理
1.2.3 CdS基光催化剂
1.2.4 半导体纳米材料光催化反应中存在的问题
1.3 贵金属纳米材料
1.3.1 单一贵金属纳米材料
1.3.2 多组分贵金属合金纳米材料
1.3.3 中空结构贵金属合金纳米材料
1.3.4 链状结构贵金属合金纳米材料
1.4 金基纳米粒子光催化领域中的增强机制
1.4.1 电磁场增强
1.4.2 热电子效应
1.4.3 热效应
1.5 本论文选题思路
第二章 实验材料,设备及表征手段
2.1 实验原料
2.2 实验设备
2.3 实验部分
2.3.1 玻璃仪器清洗
2.3.2 Ag纳米粒子的制备
2.3.3 Au纳米粒子的制备
2.3.4 Au@Ag纳米粒子的制备
2.3.5 Au-Ag合金的制备
2.3.6 光电流测试
2.3.7 光催化产氢测试
2.4 表征手段
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
2.4.3 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)
2.4.4 光致发光光谱(PL)
2.4.5 光催化产氢测试系统
第三章 中空Au-Ag纳米粒子的制备及等离激元增强光催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 45nm的银纳米粒子制备
3.2.2 Au-Ag合金纳米粒子的合成
3.2.3 Au-Ag HNPs/P25的合成
3.3 结果和讨论
3.3.1 Au-Ag HNPs形貌表征
3.3.2 Au-Ag HNPs不同反应过程形貌表征
3.3.3 Au-Ag HNPs形成机理分析
3.3.4 Au-Ag HNPs柠檬酸钠的作用分析
3.3.5 Au-Ag HNPs光学性能表征
3.3.6 Au-Ag/P25结构表征
3.3.7 Au-Ag/P25的光学性能表征
3.3.8 Au-Ag/P25光催化性能表征
3.3.9 Au-Ag HNPs增强光催化性能机理分析
3.4 本章小结
第四章 Au-Ag纳米粒子调控共振能量转移改善CdS光催化产H_2性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 Au、Au@Ag、Au-Ag合金纳米粒子(Au-Ag HNPs)的制备
4.2.2 Au-Ag@CdSy的制备
4.2.3 Au-Agx@CdS_(90),Au@CdS_(90),Au@Ag@CdS_(90)的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 Au-Ag@CdSy形貌表征及光学性能表征
4.3.2 Au-Ag@CdSy结构表征
4.3.3 Au-Agy@CdS90形貌表征及元素分布观察
4.3.4 Au-Agx@CdS90光催化性能测试及能量转移机理探究
4.3.5 Au-Agx@CdS90光催化剂稳定性测试
4.4 本章小结
第五章 Au-Ag纳米链耦合作用增强CdS光催化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 中空Au-Ag合金纳米粒子(Au-Ag HNPs)的制备
5.2.2 Au-Ag NCs@CdS的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 Au-Ag NCs@CdS形貌表征
5.3.2 Au-Ag NCs@CdS结构表征
5.3.3 Au-Ag NCs@CdS光学性能表征
5.3.4 Au-Ag NCs@CdS成分表征
5.3.5 Au-Ag NCs@CdS电荷分离表征
5.3.6 Au-Ag NCs@CdS光催化产氢性能表征
5.3.7 Au-Ag NCs@CdS循环稳定性表征
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢
附件
本文编号：3695519
【文章页数】：67 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 光催化反应
1.2.1 半导体纳米材料光催化反应
1.2.2 光催化反应原理
1.2.3 CdS基光催化剂
1.2.4 半导体纳米材料光催化反应中存在的问题
1.3 贵金属纳米材料
1.3.1 单一贵金属纳米材料
1.3.2 多组分贵金属合金纳米材料
1.3.3 中空结构贵金属合金纳米材料
1.3.4 链状结构贵金属合金纳米材料
1.4 金基纳米粒子光催化领域中的增强机制
1.4.1 电磁场增强
1.4.2 热电子效应
1.4.3 热效应
1.5 本论文选题思路
第二章 实验材料,设备及表征手段
2.1 实验原料
2.2 实验设备
2.3 实验部分
2.3.1 玻璃仪器清洗
2.3.2 Ag纳米粒子的制备
2.3.3 Au纳米粒子的制备
2.3.4 Au@Ag纳米粒子的制备
2.3.5 Au-Ag合金的制备
2.3.6 光电流测试
2.3.7 光催化产氢测试
2.4 表征手段
2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)
2.4.2 透射电子显微镜(TEM)
2.4.3 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)
2.4.4 光致发光光谱(PL)
2.4.5 光催化产氢测试系统
第三章 中空Au-Ag纳米粒子的制备及等离激元增强光催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 45nm的银纳米粒子制备
3.2.2 Au-Ag合金纳米粒子的合成
3.2.3 Au-Ag HNPs/P25的合成
3.3 结果和讨论
3.3.1 Au-Ag HNPs形貌表征
3.3.2 Au-Ag HNPs不同反应过程形貌表征
3.3.3 Au-Ag HNPs形成机理分析
3.3.4 Au-Ag HNPs柠檬酸钠的作用分析
3.3.5 Au-Ag HNPs光学性能表征
3.3.6 Au-Ag/P25结构表征
3.3.7 Au-Ag/P25的光学性能表征
3.3.8 Au-Ag/P25光催化性能表征
3.3.9 Au-Ag HNPs增强光催化性能机理分析
3.4 本章小结
第四章 Au-Ag纳米粒子调控共振能量转移改善CdS光催化产H_2性能
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 Au、Au@Ag、Au-Ag合金纳米粒子(Au-Ag HNPs)的制备
4.2.2 Au-Ag@CdSy的制备
4.2.3 Au-Agx@CdS_(90),Au@CdS_(90),Au@Ag@CdS_(90)的制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 Au-Ag@CdSy形貌表征及光学性能表征
4.3.2 Au-Ag@CdSy结构表征
4.3.3 Au-Agy@CdS90形貌表征及元素分布观察
4.3.4 Au-Agx@CdS90光催化性能测试及能量转移机理探究
4.3.5 Au-Agx@CdS90光催化剂稳定性测试
4.4 本章小结
第五章 Au-Ag纳米链耦合作用增强CdS光催化性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 中空Au-Ag合金纳米粒子(Au-Ag HNPs)的制备
5.2.2 Au-Ag NCs@CdS的制备
5.3 结果与讨论
5.3.1 Au-Ag NCs@CdS形貌表征
5.3.2 Au-Ag NCs@CdS结构表征
5.3.3 Au-Ag NCs@CdS光学性能表征
5.3.4 Au-Ag NCs@CdS成分表征
5.3.5 Au-Ag NCs@CdS电荷分离表征
5.3.6 Au-Ag NCs@CdS光催化产氢性能表征
5.3.7 Au-Ag NCs@CdS循环稳定性表征
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 全文结论
6.2 展望
参考文献
作者简介
致谢
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