基于钛基半导体的异质结光催化制氢
发布时间：2023-02-08 18:28
能源危机和环境问题是21世纪人类面临的最大挑战。利用太阳能和水制备氢能的半导体光催化技术提供了一种安全、清洁和可持续的有效途径。理想的光催化剂需要具备有效的光吸收、快速的电荷分离和传输,以及在反应体系中的高稳定性。钛基半导体的低成本、高活性和稳定性使其成为最常用的光催化材料。然而,在光催化反应过程中钛基半导体的光生电子和空穴极易发生复合使其量子效率较低。本论文通过构建基于TiO2和钛基金属有机框架材料(Ti-MOF)的半导体异质结,促进光生电荷的定向分离,抑制光生电荷在迁移过程中的再复合,从而提高光催化制氢性能。以钛酸四丁酯和氧化石墨烯(rGO)为前驱体,采用两步水热法制备了石墨烯(Gr)修饰的高比例{001}晶面暴露的TiO2纳米片异质结构光催化剂(Gr/TiO2)。以及采用水热法制备出在钛基体上原位生长的三维TiO2微球(3DTiO2MSs/Ti),并通过电化学聚合法成功制备了聚-2,6-二氨基吡啶(PDAP)修饰的3DTiO2MSs/Ti新型异质结构...
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 光催化分解水制氢的途径
1.2.1 半导体粉末体系光催化分解水制氢
1.2.2 光电化学体系催化分解水制氢
1.3 金属有机骨架光催化分解水制氢
1.3.1 金属有机骨架光催化分解水制氢进展
1.3.2 金属有机骨架光催化分解水的基本原理
1.3.3 影响光催化活性的因素
1.3.4 提高金属有机骨架光催化分解水产氢活性的途径
1.3.4.1 精准调控带隙工程
1.3.4.2 活性组分/助催化剂的选择和优化
1.3.4.3 构建异质结构
1.3.4.4 掺杂工程
1.4 二氧化钛光电催化分解水制氢
1.4.1 二氧化钛光电催化分解水制氢进展
1.4.2 二氧化钛光电化学分解水的基本原理
1.4.3 影响光电催化性能的主要因素
1.4.4 提高二氧化钛光电催化分解水产氢的途径
1.4.4.1 形貌控制和晶面工程
1.4.4.2 缺陷工程和表面掺杂
1.4.4.3 构建异质结构
1.5 研究目的与内容
1.6 研究方案
1.7 预期目标
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验材料与设备
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器与设备
2.2 材料制备
2.3 光催化材料的物性表征
2.4 光电性能测试
2.4.1 光电性能测试表征
2.4.2 光电化学性能参数
2.5 光催化分解水制氢反应
2.5.1 半导体粉末体系光催化分解水制氢反应装置
2.5.2 光电化学体系催化分解水制氢反应装置
2.6 产物分析方法
第三章 基于二氧化钛异质结光电催化制氢性能研究
3.1 引言
3.2 石墨烯/二氧化钛异质结光电催化制氢
3.2.1 石墨烯/二氧化钛的晶相结构和形貌
3.2.2 石墨烯/二氧化钛的组成结构
3.2.3 石墨烯/二氧化钛的光吸收性质
3.2.4 石墨烯/二氧化钛的光电催化制氢性能
3.2.5 石墨烯/二氧化钛的光电催化制氢性能机理
3.3 PDAP/二氧化钛异质结光电催化制氢
3.3.1 二氧化钛薄膜的晶相结构和形貌
3.3.2 二氧化钛薄膜的光吸收性质
3.3.3 二氧化钛的形貌对光电催化制氢性能的影响
3.3.4 PDAP/二氧化钛的晶相结构和形貌
3.3.5 PDAP/二氧化钛的组成结构
3.3.6 PDAP/二氧化钛拓展的光吸收能力
3.3.7 PDAP/二氧化钛改善的电荷分离和转移动力学
3.3.8 PDAP/二氧化钛优异的光电催化制氢性能
3.3.9 PDAP/二氧化钛的光电催化机理
参考文献
第四章 基于Ti基 MOFs同源异质结可见光催化制氢性能研究
4.1 引言
4.2 结果与分析
4.2.1 MOFs光催化剂的物相结构和形貌表征分析
4.2.2 MOFs光催化剂的孔径分布和光吸收性质
4.2.3 MOFs光催化剂的组成结构
4.2.4 MOFs光催化剂的产氢性能
4.2.5 MOFs光催化剂的电荷分离能力
4.2.6 MOFs光催化剂的光电化学性能
4.2.7 MOFs光催化剂产氢机理
参考文献
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读博士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 发明专利
学位论文数据集
本文编号：3738163
【文章页数】：133 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 光催化分解水制氢的途径
1.2.1 半导体粉末体系光催化分解水制氢
1.2.2 光电化学体系催化分解水制氢
1.3 金属有机骨架光催化分解水制氢
1.3.1 金属有机骨架光催化分解水制氢进展
1.3.2 金属有机骨架光催化分解水的基本原理
1.3.3 影响光催化活性的因素
1.3.4 提高金属有机骨架光催化分解水产氢活性的途径
1.3.4.1 精准调控带隙工程
1.3.4.2 活性组分/助催化剂的选择和优化
1.3.4.3 构建异质结构
1.3.4.4 掺杂工程
1.4 二氧化钛光电催化分解水制氢
1.4.1 二氧化钛光电催化分解水制氢进展
1.4.2 二氧化钛光电化学分解水的基本原理
1.4.3 影响光电催化性能的主要因素
1.4.4 提高二氧化钛光电催化分解水产氢的途径
1.4.4.1 形貌控制和晶面工程
1.4.4.2 缺陷工程和表面掺杂
1.4.4.3 构建异质结构
1.5 研究目的与内容
1.6 研究方案
1.7 预期目标
参考文献
第二章 实验部分
2.1 实验材料与设备
2.1.1 实验药品
2.1.2 实验仪器与设备
2.2 材料制备
2.3 光催化材料的物性表征
2.4 光电性能测试
2.4.1 光电性能测试表征
2.4.2 光电化学性能参数
2.5 光催化分解水制氢反应
2.5.1 半导体粉末体系光催化分解水制氢反应装置
2.5.2 光电化学体系催化分解水制氢反应装置
2.6 产物分析方法
第三章 基于二氧化钛异质结光电催化制氢性能研究
3.1 引言
3.2 石墨烯/二氧化钛异质结光电催化制氢
3.2.1 石墨烯/二氧化钛的晶相结构和形貌
3.2.2 石墨烯/二氧化钛的组成结构
3.2.3 石墨烯/二氧化钛的光吸收性质
3.2.4 石墨烯/二氧化钛的光电催化制氢性能
3.2.5 石墨烯/二氧化钛的光电催化制氢性能机理
3.3 PDAP/二氧化钛异质结光电催化制氢
3.3.1 二氧化钛薄膜的晶相结构和形貌
3.3.2 二氧化钛薄膜的光吸收性质
3.3.3 二氧化钛的形貌对光电催化制氢性能的影响
3.3.4 PDAP/二氧化钛的晶相结构和形貌
3.3.5 PDAP/二氧化钛的组成结构
3.3.6 PDAP/二氧化钛拓展的光吸收能力
3.3.7 PDAP/二氧化钛改善的电荷分离和转移动力学
3.3.8 PDAP/二氧化钛优异的光电催化制氢性能
3.3.9 PDAP/二氧化钛的光电催化机理
参考文献
第四章 基于Ti基 MOFs同源异质结可见光催化制氢性能研究
4.1 引言
4.2 结果与分析
4.2.1 MOFs光催化剂的物相结构和形貌表征分析
4.2.2 MOFs光催化剂的孔径分布和光吸收性质
4.2.3 MOFs光催化剂的组成结构
4.2.4 MOFs光催化剂的产氢性能
4.2.5 MOFs光催化剂的电荷分离能力
4.2.6 MOFs光催化剂的光电化学性能
4.2.7 MOFs光催化剂产氢机理
参考文献
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
作者简介
1 作者简历
2 攻读博士学位期间发表的学术论文
3 参与的科研项目及获奖情况
4 发明专利
学位论文数据集
本文编号：3738163
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3738163.html
