硫化镉基光催化材料的合成及光解水产氢性能研究

发布时间：2022-10-29 22:38

　　环境污染的控制和治理是目前人类面临和亟待解决的一大难题,寻找新的洁净能源和有效治理环境的技术已刻不容缓。半导体光催化技术为我们提供了一种直接转化太阳能和高效治理环境污染的重要方法。然而,尽管已发现许多具有光催化产氢能力的催化剂,但它们的能量转换率非常低,且产氢量很小,很不实用。为了获得催化产氢效率更高的催化剂,本文主要研究了硫化镉基光催化材料的合成及光解水产氢性能。CdS纳米棒和ZnCdS纳米粒子作为光催化剂,其较窄的禁带宽度使得电子空穴易于重新复合,光稳定性相对来说较差,在长时间的光照反应下极易发生光腐蚀的现象,基于这些弊端,我们通过复合的手段对光催化剂进行改性。在助催化剂的选择上,贵金属材料虽然性能好,但是资源短缺,价铬昂贵等因素使得其不实用。经过实验证明,氧化物WO3、碳化物Mo2C、双金属氮化物Ni2Mo3N、硼化物NiB、过渡金属铁和硫化物MoS2不仅制备成本低廉,而且作为助催化剂能够达到优于贵金属的产氢效果。由此,我们成功制备了W03/ZnCdS,Mo2C/ZnCdS,Ni2Mo3N/ZnCdS,NiB/ZnCdS,Fe/CdS,MoS2/CdS六种光解水产氢性能良好的复合... 

【文章页数】：127 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 光催化分解水的原理
    1.3 光催化剂的发展现状
        1.3.1 氧化物光催化剂
        1.3.2 氮化物和氮氧化物光催化剂
        1.3.3 硫化物光催化剂
        1.3.4 固溶体光催化剂
    1.4 光催化剂的制备方法
        1.4.1 固相法
        1.4.2 溶胶-凝胶合成法
        1.4.3 水热/溶剂热法
        1.4.4 超声法
        1.4.5 熔盐法
    1.5 影响光催化产氢技术的因素
        1.5.1 半导体禁带
        1.5.2 晶体特征
        1.5.3 催化环境
        1.5.4 助催化剂的影响
    1.6 提高光催化剂性能的技术
        1.6.1 贵金属沉积
        1.6.2 半导体复合
        1.6.3 过渡金属阳离子掺杂
        1.6.4 非金属掺杂
    1.7 本文的选题依据和研究内容
第二章 WO_3/ZnCdS在可见光照射下的高效析氢性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验部分
        2.2.1 主要仪器及试剂
        2.2.2 催化剂的制备
    2.3 催化剂的表征
        2.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        2.3.2 电镜分析
        2.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        2.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析
    2.4 光催化剂的活性
        2.4.1 WO_3最佳含量的探究
        2.4.2 WO_3/ZnCdS重复性的探究
        2.4.3 WO_3/ZnCdS稳定性的探究
    2.5 光催化产氢的机理研究
    2.6 本章小结
第三章 Mo_2C/ZnCdS在可见光照射下的高效析氢性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要仪器及试剂
        3.2.2 催化剂的制备
    3.3 催化剂的表征
        3.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        3.3.2 电镜分析
        3.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        3.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析
    3.4 光催化剂的活性
        3.4.1 Mo_2C最佳含量的探究
        3.4.2 Mo_2C/ZnCdS重复性的探究
        3.4.3 Mo_2C/ZnCdS稳定性的探究
    3.5 光催化产氢的机理研究
    3.6 本章小结
第四章 Ni_2Mo_3N/ZnCdS在可见光照射下的高效析氢性能研究
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要仪器及试剂
        4.2.2 催化剂的制备
    4.3 催化剂的表征
        4.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        4.3.2 电镜分析
        4.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        4.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析
    4.4 光催化剂的活性
        4.4.1 Ni_2Mo_3N最佳含量的探究
        4.4.2 Ni_2Mo_3N/ZnCdS重复性的探究
        4.4.3 Ni_2Mo_3N/ZnCdS稳定性的探究
    4.5 光催化产氢的机理研究
    4.6 本章小结
第五章 NiB/ZnCdS在可见光照射下的高效析氢性能研究
    5.1 前言
    5.2 实验部分
        5.2.1 主要仪器及试剂
        5.2.2 催化剂的制备
    5.3 催化剂的表征
        5.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        5.3.2 电镜分析
        5.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        5.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析
    5.4 光催化剂的活性
        5.4.1 NiB最佳含量的探究
        5.4.2 NiB/ZnCdS重复性的探究
        5.4.3 NiB/ZnCdS稳定性的探究
    5.5 光催化产氢的机理研究
    5.6 本章小结
第六章 Fe/CdS纳米棒在可见光照射下的高效析氢性能研究
    6.1 前言
    6.2 实验部分
        6.2.1 主要仪器及试剂
        6.2.2 催化剂的制备
    6.3 催化剂的表征
        6.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        6.3.2 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析
    6.4 光催化剂的活性
        6.4.1 Fe最佳含量的探究
        6.4.2 Fe/CdS重复性的探究
        6.4.3 Fe/CdS稳定性的探究
    6.5 光催化产氢的机理研究
    6.6 本章小结
第七章 MoS_2/CdS纳米棒在可见光照射下的高效析氢性能研究
    7.1 前言
    7.2 实验部分
        7.2.1 主要仪器及试剂
        7.2.2 催化剂的制备
    7.3 催化剂的表征
        7.3.1 X射线衍射(XRD)分析
        7.3.2 电镜分析
        7.3.3 X射线光电子能谱(XPS)分析
        7.3.4 紫外-可见吸收光谱(UV-vis)分析
    7.4 光催化剂的活性
        7.4.1 MoS_2最佳含量的探究
        7.4.2 MoS_2/CdS重复性的探究
        7.4.3 MoS_2/CdS稳定性的探究
    7.5 光催化产氧的机理研究
    7.6 本章小结
第八章 结论与展望
参考文献
硕士期间研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[4]硼硫共掺杂TiO2的光催化性能及掺杂机理[J]. 魏凤玉,倪良锁.  催化学报. 2007(10)
[5]Ni-Co-B非晶态合金催化肉桂醛常压加氢制3-苯丙醛的研究[J]. 李辉,马春景,李和兴.  化学学报. 2006(19)
[6]共沉淀法合成复合碳酸钙及其形貌和晶型的研究[J]. 岳林海,金达莱,徐铸德.  化学学报. 2003(10)
[7]几种低碳醇在Pt/TiO2上的光催化产氢速率的研究[J]. 吴玉琪,吕功煊.  分子催化. 2001(06)
[8]非晶态合金催化剂的研究综述[J]. 李庆伟,周春晖,蔡晔,葛忠华.  化工生产与技术. 2001(06)
[9]零价铁处理污水的机理及应用[J]. 陈郁,全燮.  环境科学研究. 2000(05)
[10]非晶态合金催化剂研究进展[J]. 李同信,高大彬.  石油化工. 1991(12)



本文编号：3698547