Li + 、K + 修饰g-C 3 N 4 增强光催化性能研究
发布时间：2022-11-06 07:35
氢能作为一种清洁、可再生和环保的能源,将来可以替代传统的化石能源,以满足人类不断增长的能源需求。光催化产氢技术是氢气来源的一种有效方法,高效稳定光催化剂的制备是光催化技术发展的迫切问题。目前,无金属碳基材料在光催化领域扮演着越来越重要的角色,光催化材料类石墨相氮化碳（g-C3N4）,因其良好的稳定性、低成本的制备、可见光响应等优点已受到国内外研究人员的格外青睐。然而,窄的可见光吸收范围以及高的电子空穴复合率等问题,限制了其在光催化产氢方面的发展和应用。因此,提高g-C3N4的结晶性,限制光生载流子的重组以及提高其对可见光的利用是亟待解决的问题。本论文采用熔盐法合成金属离子嵌入的具有优异光催化性能的g-C3N4,经过一系列的实验探索,结合表征分析和性能测试,深入研究了所合成g-C3N4的结构、性能及构效关系,进一步对可能存在的光催化机理进行阐释。本论文主要研究内容如下:（1）针对原始g-C3N...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 引言
1.2 半导体光催化的基本原理
1.3 g-C_3N_4的概述
1.3.1 g-C_3N_4简介
1.3.2 g-C_3N_4的结构与制备
1.4 g-C_3N_4的研究进展
1.4.1 形貌调控
1.4.2 贵金属负载
1.4.3 构建异质结
1.4.4 缺陷调控
1.4.5 金属元素掺杂
1.4.6 非金属元素掺杂
1.5 论文选题思路及主要研究内容
2. 实验部分
2.1 实验试剂与设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.2 实验方法
2.3 光催化剂的制备
2.4 光催化剂的表征
2.4.1 X射线衍射(XRD)表征
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)表征
2.4.3 紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)表征
2.4.4 透射电子显微镜(TEM)表征
2.4.5 荧光光谱分析(PL)表征
2.4.6 氮气等温吸附脱附(Brunauer-Emmett-Teller)表征
2.4.7 X射线光电子能谱(XPS)表征
2.4.8 电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)表征
2.5 光催化产氢性能研究
2.6 光电化学测试
2.7 光催化产氢活性评价
3. Li~+、K~+修饰多孔片状g-C_3N_4增强光催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验和理论计算方法
3.2.1 样品制备方法
3.2.2 理论计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 HER吸附构型和过电位分析
3.3.2 样品的XRD分析
3.3.3 样品的SEM和TEM分析
3.3.4 样品的Mapping、EDS和ICP-MS分析
3.3.5 样品的光学性质分析
3.3.6 样品的FT-IR和EPR分析
3.3.7 样品的BET和孔径分析
3.3.8 样品的光电测试分析
3.3.9 样品的XPS分析
3.3.10 光催化产氢性能测试
3.3.11 光催化产氢稳定性测试
3.4 本章小结
4. Li~+、K~+修饰不同位置氮缺陷g-C_3N_4增强光催化性能研究
4.1 引言
4.2 样品制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 样品的XRD分析
4.3.2 样品的DRS分析
4.3.3 样品的FT-IR和EPR分析
4.3.4 样品的SEM、TEM分析
4.3.5 样品的EDS、Mapping和ICP-MS和分析
4.3.6 样品的XPS分析
4.3.7 样品的BET分析
4.3.8 样品的光电化学分析
4.3.9 样品的光催化性能测试
4.3.10 样品的光催化性能归一化分析
4.3.11 样品的光催化活性及循环稳定性
4.4 本章小结
5. 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的科研及实践成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Potassium pre-inserted K1.04Mn8O16 as cathode materials for aqueous Li-ion and Na-ion hybrid capacitors[J]. Yamin Zhang,Lina Chen,Chongyang Hao,Xiaowen Zheng,Yixuan Guo,Long Chen,Kangrong Lai,Yinghe Zhang,Lijie Ci. Journal of Energy Chemistry. 2020(07)
[2]聚苯胺-二氧化钛复合光催化剂用于光催化还原六价铬离子（英文）[J]. 邓晓明,陈瑶,闻洁雅,徐赟,朱建,卞振锋. Science Bulletin. 2020(02)
[3]太阳能光催化技术——展望未来[J]. 杨云. 当代化工研究. 2018(08)
[4]碱金属修饰g-C3N4的能带结构调控与载流子迁移过程[J]. 祝林,马新国,刘娜,徐国旺,黄楚云. 物理化学学报. 2016(10)
[5]可见光下光催化分解水制氢的研究进展[J]. 潘振华,蔡启舟. 材料导报. 2013(15)
本文编号：3703104
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 引言
1.2 半导体光催化的基本原理
1.3 g-C_3N_4的概述
1.3.1 g-C_3N_4简介
1.3.2 g-C_3N_4的结构与制备
1.4 g-C_3N_4的研究进展
1.4.1 形貌调控
1.4.2 贵金属负载
1.4.3 构建异质结
1.4.4 缺陷调控
1.4.5 金属元素掺杂
1.4.6 非金属元素掺杂
1.5 论文选题思路及主要研究内容
2. 实验部分
2.1 实验试剂与设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验设备
2.2 实验方法
2.3 光催化剂的制备
2.4 光催化剂的表征
2.4.1 X射线衍射(XRD)表征
2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)表征
2.4.3 紫外可见漫反射(UV-Vis DRS)表征
2.4.4 透射电子显微镜(TEM)表征
2.4.5 荧光光谱分析(PL)表征
2.4.6 氮气等温吸附脱附(Brunauer-Emmett-Teller)表征
2.4.7 X射线光电子能谱(XPS)表征
2.4.8 电感耦合等离子体-质谱(ICP-MS)表征
2.5 光催化产氢性能研究
2.6 光电化学测试
2.7 光催化产氢活性评价
3. Li~+、K~+修饰多孔片状g-C_3N_4增强光催化性能研究
3.1 引言
3.2 实验和理论计算方法
3.2.1 样品制备方法
3.2.2 理论计算方法
3.3 结果与讨论
3.3.1 HER吸附构型和过电位分析
3.3.2 样品的XRD分析
3.3.3 样品的SEM和TEM分析
3.3.4 样品的Mapping、EDS和ICP-MS分析
3.3.5 样品的光学性质分析
3.3.6 样品的FT-IR和EPR分析
3.3.7 样品的BET和孔径分析
3.3.8 样品的光电测试分析
3.3.9 样品的XPS分析
3.3.10 光催化产氢性能测试
3.3.11 光催化产氢稳定性测试
3.4 本章小结
4. Li~+、K~+修饰不同位置氮缺陷g-C_3N_4增强光催化性能研究
4.1 引言
4.2 样品制备
4.3 结果与讨论
4.3.1 样品的XRD分析
4.3.2 样品的DRS分析
4.3.3 样品的FT-IR和EPR分析
4.3.4 样品的SEM、TEM分析
4.3.5 样品的EDS、Mapping和ICP-MS和分析
4.3.6 样品的XPS分析
4.3.7 样品的BET分析
4.3.8 样品的光电化学分析
4.3.9 样品的光催化性能测试
4.3.10 样品的光催化性能归一化分析
4.3.11 样品的光催化活性及循环稳定性
4.4 本章小结
5. 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间所取得的科研及实践成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Potassium pre-inserted K1.04Mn8O16 as cathode materials for aqueous Li-ion and Na-ion hybrid capacitors[J]. Yamin Zhang,Lina Chen,Chongyang Hao,Xiaowen Zheng,Yixuan Guo,Long Chen,Kangrong Lai,Yinghe Zhang,Lijie Ci. Journal of Energy Chemistry. 2020(07)
[2]聚苯胺-二氧化钛复合光催化剂用于光催化还原六价铬离子（英文）[J]. 邓晓明,陈瑶,闻洁雅,徐赟,朱建,卞振锋. Science Bulletin. 2020(02)
[3]太阳能光催化技术——展望未来[J]. 杨云. 当代化工研究. 2018(08)
[4]碱金属修饰g-C3N4的能带结构调控与载流子迁移过程[J]. 祝林,马新国,刘娜,徐国旺,黄楚云. 物理化学学报. 2016(10)
[5]可见光下光催化分解水制氢的研究进展[J]. 潘振华,蔡启舟. 材料导报. 2013(15)
本文编号：3703104
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3703104.html
