光解水制氢用镍基多元助催化剂的研究
发布时间：2022-12-06 20:11
利用太阳能和半导体材料在水中进行光催化反应产生H2从而实现太阳能到化学能（氢能）的转化,被公认为是一种理想的生产可再生和清洁能源的技术。在过去的几十年里,太阳能光解水制氢研究得到了全世界范围科研人员的关注,被誉为是21世纪化学领域的―圣杯‖。然而,大多数的光催化剂半导体材料,在可见光下表现出很差的量子效率。为了实现光解水制氢技术的实际应用,如何提高光催化剂对太阳能的高效转换、提高光催化剂的稳定性是研究此领域的重点和难点。本论文选择具有可见光区响应的CdS作为基体,通过负载助催化剂来实现CdS光生电子空穴的有效分离和创造更多的反应活性位点来提高CdS的产氢量,同时有效提高CdS的光催化稳定性。重点探究了助催化剂促进光催化材料载流子分离的作用机理,主要内容包括以下三个部分。一是基于二维多元NiSx（OH）y纳米片具有丰富的表面反应位点和优良的载流子运输性能的特点,研究了NiSx（OH）y对CdS的助催化作用。首先,利用化学沉积法在CdS表面负载二维NiSx（O...
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
引言
第一章 文献综述
1.1 太阳能及氢能的介绍
1.1.1 太阳能
1.1.2 氢能
1.2 光解水制氢技术简介
1.2.1 水的分解条件
1.2.2 光解水制氢原理
1.3 光催化材料的研究现状
1.3.1 金属氧化物
1.3.2 金属硫化物
1.3.3 金属氮化物
1.3.4 非金属光催化剂
1.4 CdS光催化剂简介
1.4.1 CdS光催化剂
1.5 合成CdS的方法
1.5.1 液相沉淀法
1.5.2 水热/溶剂热法
1.5.3 化学气相沉积法
1.6 提高光催化效率的方法
1.6.1 金属离子掺杂
1.6.2 非金属离子掺杂
1.6.3 构建异质结构
1.6.4 负载助催化剂
1.7 本论文工作的研究内容和意义
第二章 材料结构表征与性能测试设备
2.1 材料结构表征设备
2.2 光催化剂材料性能测试设备
第三章 多元二维NiS_x(OH)_y纳米片助催化剂制备与作用机理研究
3.1 引言
3.2 所用药品及仪器
3.2.1 实验药品
3.2.2 实验仪器
3.3 样品制备
3.3.1 CdS纳米球的制备
3.3.2 NiS_x(OH)_y-CdS的制备
3.3.3 NiS_x(OH)_y的制备
3.3.4 1 wt% Pt-CdS的制备
3.3.5 1 wt% PdS-CdS的制备
3.3.6 0.5 wt% Pt/0.5 wt% PdS-CdS的制备
3.3.7 CdS光电极的制备
3.3.8 NiS_x(OH)_y-CdS光电极的制备
3.4 结果与讨论
3.4.1 结构、形貌和化学组成
3.4.2 光催化制氢活性及其稳定性
3.4.3 光生电子空穴转移过程
3.5 本章小结
第四章 Ni_3N/Ni_3S_2多元助催化剂对CdS光催化制氢性能的提高
4.1 引言
4.2 所用药品及仪器
4.2.1 实验药品
4.2.2 实验仪器
4.3 样品的制备
4.3.1 Ni_3N/Ni_3S_2-CdS的制备
4.3.2 NiS_x(OH)_y的制备及其氨气下热处理
4.4 结果与讨论
4.4.1 CdS的XRD和SEM
4.4.2 NiS_x(OH)_y及其氨气热处理后样品的XRD
4.4.3 光催化剂样品的SEM
4.4.4 光催化剂样品的UV-vis
4.4.5 光生电子空穴转移过程
4.4.6 光催化制氢活性
4.5 本章小结
第五章 Ni_9S_8/β-NiS对CdS光解水制氢的促进作用
5.1 引言
5.2 所用药品及仪器
5.2.1 实验药品
5.2.2 实验仪器
5.3 样品制备
5.3.1 CdS纳米球的制备
5.3.2 Ni_9S_8/β-NiS-CdS的制备
5.3.3 β-NiS-CdS的制备
5.4 结果与讨论
5.4.1 结构表征
5.4.2 形貌表征
5.4.3 电子结构表征
5.4.4 光生电子空穴转移过程
5.4.5 HER和OER测试
5.4.6 光催化制氢活性
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
本文编号：3711559
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
引言
第一章 文献综述
1.1 太阳能及氢能的介绍
1.1.1 太阳能
1.1.2 氢能
1.2 光解水制氢技术简介
1.2.1 水的分解条件
1.2.2 光解水制氢原理
1.3 光催化材料的研究现状
1.3.1 金属氧化物
1.3.2 金属硫化物
1.3.3 金属氮化物
1.3.4 非金属光催化剂
1.4 CdS光催化剂简介
1.4.1 CdS光催化剂
1.5 合成CdS的方法
1.5.1 液相沉淀法
1.5.2 水热/溶剂热法
1.5.3 化学气相沉积法
1.6 提高光催化效率的方法
1.6.1 金属离子掺杂
1.6.2 非金属离子掺杂
1.6.3 构建异质结构
1.6.4 负载助催化剂
1.7 本论文工作的研究内容和意义
第二章 材料结构表征与性能测试设备
2.1 材料结构表征设备
2.2 光催化剂材料性能测试设备
第三章 多元二维NiS_x(OH)_y纳米片助催化剂制备与作用机理研究
3.1 引言
3.2 所用药品及仪器
3.2.1 实验药品
3.2.2 实验仪器
3.3 样品制备
3.3.1 CdS纳米球的制备
3.3.2 NiS_x(OH)_y-CdS的制备
3.3.3 NiS_x(OH)_y的制备
3.3.4 1 wt% Pt-CdS的制备
3.3.5 1 wt% PdS-CdS的制备
3.3.6 0.5 wt% Pt/0.5 wt% PdS-CdS的制备
3.3.7 CdS光电极的制备
3.3.8 NiS_x(OH)_y-CdS光电极的制备
3.4 结果与讨论
3.4.1 结构、形貌和化学组成
3.4.2 光催化制氢活性及其稳定性
3.4.3 光生电子空穴转移过程
3.5 本章小结
第四章 Ni_3N/Ni_3S_2多元助催化剂对CdS光催化制氢性能的提高
4.1 引言
4.2 所用药品及仪器
4.2.1 实验药品
4.2.2 实验仪器
4.3 样品的制备
4.3.1 Ni_3N/Ni_3S_2-CdS的制备
4.3.2 NiS_x(OH)_y的制备及其氨气下热处理
4.4 结果与讨论
4.4.1 CdS的XRD和SEM
4.4.2 NiS_x(OH)_y及其氨气热处理后样品的XRD
4.4.3 光催化剂样品的SEM
4.4.4 光催化剂样品的UV-vis
4.4.5 光生电子空穴转移过程
4.4.6 光催化制氢活性
4.5 本章小结
第五章 Ni_9S_8/β-NiS对CdS光解水制氢的促进作用
5.1 引言
5.2 所用药品及仪器
5.2.1 实验药品
5.2.2 实验仪器
5.3 样品制备
5.3.1 CdS纳米球的制备
5.3.2 Ni_9S_8/β-NiS-CdS的制备
5.3.3 β-NiS-CdS的制备
5.4 结果与讨论
5.4.1 结构表征
5.4.2 形貌表征
5.4.3 电子结构表征
5.4.4 光生电子空穴转移过程
5.4.5 HER和OER测试
5.4.6 光催化制氢活性
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
本文编号：3711559
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3711559.html
教材专著
