基于MOF制备TiO 2 光催化剂及其产氢性能研究

发布时间：2023-01-08 15:32

　　社会经济飞速发展,化石能源（煤、石油、天然气等）的不断消耗带来了一系列问题,最突出的两大问题就是能源短缺和环境污染。而人类的生活与能源和环境息息相关,所以追求可再生能源和绿色的环境是人们一直坚持的事情。太阳能取之不尽、用之不竭,清洁无污染,但是不可存储。若将太阳能转化为可存储、能循环利用、干净的氢能是一种不错的方法。此外,地球上水资源丰富,可为光催化制氢提供廉价原料。综上,太阳能光解水制氢是解决能源危机和生态环境问题实现可持续发展的有效途径。TiO₂是一种高性能的半导体光催化材料,具有催化效率高、化学性质稳定、氧化能力强、无毒无害、成本低廉、无二次污染等优点,使其在太阳能光催化分解水制氢、治理环境污染及杀菌等领域被广泛研究。但是由于TiO₂带隙较宽,光吸收仅限于紫外光区,使得TiO₂的光利用率较低;同时TiO₂中光生载流子很容易复合,使得量子产率较低,影响了光催化效率,因此限制了TiO₂的广泛应用。目前,改善TiO₂不足的有效方法是将TiO₂

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 半导体光催化制氢概述
        1.2.1 半导体光催化技术发展历程
        1.2.2 半导体光催化产氢的基本原理
    1.3 TiO_2半导体材料概述
        1.3.1 TiO_2的晶体结构
        1.3.2 TiO_2的能带结构
        1.3.3 纳米TiO_2的改性
    1.4 金属有机骨架材料概述
        1.4.1 金属有机骨架材料简介
        1.4.2 沸石咪唑酯骨架结构材料简介
    1.5 ZIF-67 衍生材料简介
    1.6 论文的选题依据和研究内容
        1.6.1 选题依据
        1.6.2 研究内容
第二章 实验试剂、仪器设备及表征方法
    2.1 实验试剂
    2.2 仪器设备
    2.3 测试表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 扫描电子显微分析
        2.3.3 透射电子显微分析
        2.3.4 傅里叶变换红外光谱分析
        2.3.5 紫外-可见漫反射分析
        2.3.6 稳态荧光光谱分析
        2.3.7 瞬态荧光光谱分析
        2.3.8 X射线光电子能谱分析
        2.3.9 电感耦合等离子体光谱分析
        2.3.10 电化学测试
        2.3.11 光催化产氢测试
第三章 TiO_2-Ti_3C_2-CoS_x异质结构的制备及其光催化产氢性能的研究
    3.1 引言
    3.2 材料的制备
        3.2.1 无定型TiO_2的制备
        3.2.2 Ti_3C_2的制备
        3.2.3 ZIF-67、TiO_2-ZIF-67和TiO_2-Ti_3C_2-ZIF-67 的制备
        3.2.4 CoS、CoS_x、TiO_2-Ti_3C_2、TiO_2-CoS_x和TiO_2-Ti_3C_2-CoS_x的制备
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 TiO_2-Ti_3C_2-CoS_x异质结构的形成示意图
        3.3.2 物相和晶体结构分析
        3.3.3 微观形貌和结构分析
        3.3.4 光学特性和能带结构分析
        3.3.5 表面化学组成和元素价态分析
        3.3.6 样品的光催化产氢性能及稳定性分析
        3.3.7 载流子的传输和分离效率分析
    3.4 本章小结
第四章 TiO_2@NiCoS-PC异质结构的制备及其产氢性能的研究
    4.1 引言
    4.2 材料的制备
        4.2.1 TiO_2的制备
        4.2.2 TiO_2@CoS-PC和 TiO_2@NiCoS-PC的制备
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 TiO_2@NiCoS-PC异质结构的形成示意图
        4.3.2 物相和晶体结构分析
        4.3.3 微观形貌和结构分析
        4.3.4 元素面分布、元素含量分析
        4.3.5 光学特性分析
        4.3.6 样品的光催化产氢性能分析
        4.3.7 载流子的传输和分离效率分析
        4.3.8 光催化反应机理
    4.4 本章小结
第五章 TiO_2-Co_(3-x)Cu_xO_4光催化剂的制备及其产氢性能的研究
    5.1 引言
    5.2 材料的制备
        5.2.1 TiO_2纳米片的制备
        5.2.2 TiO_2-Co_3O_4和TiO_2-Co_(3-x)CuxO_4光催化剂的制备
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 物相和晶体结构分析
        5.3.2 微观形貌和结构分析
        5.3.3 表面元素分布、元素含量和元素价态分析
        5.3.4 光学性能分析
        5.3.5 光催化产氢性能分析
        5.3.6 载流子的传输和分离效率分析
    5.3 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
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]TiO2/Co3O4复合纳米颗粒的制备及其光催化制氢性能[J]. 马雅婷,李巧玲.  无机材料学报. 2016(08)
[2]光催化剂TiO2改性的研究进展[J]. 刘守新,孙承林.  东北林业大学学报. 2003(01)

博士论文
[1]半导体基异质结催化剂的设计、合成及高效光解水产氢机理研究[D]. 岳新政.吉林大学 2018
[2]TiO2基光催化剂的制备及其光解水制氢性能研究[D]. 杨玉蓉.哈尔滨工程大学 2018

硕士论文
[1]ZIF-67衍生的金属氧化物与石墨烯复合材料的制备以及微波吸收性能的研究[D]. 袁江涛.安徽大学 2018
[2]MOFs衍生纳米催化剂的合成及其电解水性能的研究[D]. 王翔.兰州大学 2018
[3]Co-ZIF-9/TiO2纳米复合光催化材料的制备及其CO2光还原性能研究[D]. 闫神锁.天津大学 2017
[4]基于MOFs框架结构光催化剂的制备及性能研究[D]. 孙玉见.上海应用技术学院 2016
[5]TiO2纳米复合材料的制备与光催化性能研究[D]. 王成亮.吉林大学 2016



本文编号：3728724