基于CdS、MOFs和g-C 3 N 4 光催化材料的构筑及其产氢性能研究
发布时间：2023-02-13 17:39
针对光催化反应的三个历程,我们进行了三方面的研究和讨论。(1)通过引入染料分子光敏剂来拓宽半导体的光谱吸收范围;将可见光响应半导体材料与MOFs材料结合,减少其团聚程度,从而更高效地吸收更多的光子和提升半导体催化剂的光捕获能力。(2)通过构建p-n型异质结,在其表面接触部分形成内建电场,在内建电场和电位差的作用下,实现光生电子和空穴的定向、高效的分离和转移。(3)通过引入过渡金属磷化物,硫化物以及镍纳米颗粒等非贵金属助催化剂,快速地捕获电子同时提供反应活性位点,从而还原质子,实现水的裂解产氢。本论文中,我们选择选了EY曙红分子、CdS、g-C3N4、UiO-66(Zr)、ZIF-67(Co)、WP、NiSx等材料来探究复合催化剂之间的内在关系,分析和研究了可见光照射下EY染料敏化复合光催化体系以及p-n型异质结复合光催化剂的光生电荷的传输机制和产氢反应机理。取得的创新性成果如下所示:1.提升半导体的吸光能力和拓宽对可见光的吸收范围(1)非贵金属NiSx修饰的g-C3N4@ZIF-67(Co)异质结高...
【文章页数】：148 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 光催化反应原理
1.3 光催化分解水产氢过程及原理
1.4 光催化分解水产氢要求
1.5 光催化产氢活性的改性和提升
1.5.1 改变带隙,提升吸光能力和拓宽光谱吸收范围
1.5.2 提升光生电子-空穴分离效率
1.5.3 提升光催化还原氧化速率
1.6 三种常见材料在光催化中的应用研究
1.6.1 类石墨相氮化碳——g-C3N4在光催化中的应用研究
1.6.2 CdS在光催化中的应用研究
1.6.3 金属有机骨架化合物——UiO-66(Zr)和ZIF-67(Co)在光催化中的应用研究
1.7 本文选题思路、意义及研究内容
第二章 非贵金属NiSx修饰的g-C3N4@ZIF-67(Co)异质结高效光催化产氢
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 光催化剂的制备
2.2.2 光催化产H2实验
2.2.3 光电化学测试
2.2.4 表征仪器及方法
2.3 结果和讨论
2.3.1 样品的物相结构及微观形貌分析
2.3.2 元素组成、BET及紫外-可见漫反射分析
2.3.3 光催化产H2性能测试
2.3.4 稳态及瞬态荧光光谱分析
2.3.5 光电化学i-t曲线分析
2.3.6 能带结构分析
2.3.7 光催化产H2反应机理
2.4 本章小结
第三章 UiO-66@CdS/WP复合材料的产氢性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂制备
3.2.2 光催化产H2实验
3.2.3 光电化学测试
3.2.4 表征仪器及方法
3.3 结果和讨论
3.3.1 物相组成(XRD)及微观形貌(SEM,TEM)分析
3.3.2 元素价态、UV-vis漫反射及BET及分析
3.3.3 光催化产H2性能分析
3.3.4 光生电荷分离及转移分析
3.3.5 产H2反应机理
3.4 本章小结
第四章 CdS/NiWO4p-n型异质结的构筑及产氢性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 样品制备
4.2.2 光催化产氢实验
4.2.3 光电化学测试
4.2.4 表征仪器及方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 CdS纳米棒及复合样品的物相及微观形貌
4.3.2 样品的XPS、BET及UV-vis漫反射分析
4.3.3 光催化产H2性能分析
4.3.4 稳态(PL)光谱及光电化学分析
4.3.5 光催化产H2反应机理
4.4 本章小结
第五章 [Ni-MOF-74/CdS/Co3O4] p-n型异质结的产氢性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 催化剂的制备
5.2.2 光催化产氢实验及光电化学测试
5.2.3 表征仪器及方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 样品的物相、微观形貌及XPS元素价态的分析
5.3.2 紫外-可见漫反射谱分析
5.3.3 样品的物理吸脱附性能(BET)分析
5.3.4 光催化产氢测试
5.3.5 荧光光谱及光电化学分析
5.3.6 光催化产氢机理
5.4 本章小结
第六章 镍纳米颗粒修饰ZIF-67(Co)衍生的Co3O4/CdS p-n异质结的构建及其产氢性能
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 样品制备
6.2.2 光催化产氢实验
6.2.3 表征仪器及方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 物相组成及形貌特征分析
6.3.2 XPS,BET和UV-vis漫反射表征分析
6.3.3 催化产氢活性测试
6.3.4 荧光光谱分析
6.3.5 光电化学性能分析
6.3.6 光催化产氢机理分析
6.4 小结
第七章 单斜相WP耦合UiO-66复合材料的高效光催化产氢性能研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 样品的制备
7.2.2 光催化产氢实验
7.2.3 表征仪器及方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 XRD及微观形貌分析
7.3.2 XPS元素价态分析
7.3.3 BET及FTIR分析
7.3.4 光催化产氢测试
7.3.5 荧光光谱及紫外-可见漫反射光谱分析
7.3.6 光催化产氢机理分析
7.4 小结
第八章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
致谢
个人简介
附件
本文编号：3742015
【文章页数】：148 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 光催化反应原理
1.3 光催化分解水产氢过程及原理
1.4 光催化分解水产氢要求
1.5 光催化产氢活性的改性和提升
1.5.1 改变带隙,提升吸光能力和拓宽光谱吸收范围
1.5.2 提升光生电子-空穴分离效率
1.5.3 提升光催化还原氧化速率
1.6 三种常见材料在光催化中的应用研究
1.6.1 类石墨相氮化碳——g-C3N4在光催化中的应用研究
1.6.2 CdS在光催化中的应用研究
1.6.3 金属有机骨架化合物——UiO-66(Zr)和ZIF-67(Co)在光催化中的应用研究
1.7 本文选题思路、意义及研究内容
第二章 非贵金属NiSx修饰的g-C3N4@ZIF-67(Co)异质结高效光催化产氢
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 光催化剂的制备
2.2.2 光催化产H2实验
2.2.3 光电化学测试
2.2.4 表征仪器及方法
2.3 结果和讨论
2.3.1 样品的物相结构及微观形貌分析
2.3.2 元素组成、BET及紫外-可见漫反射分析
2.3.3 光催化产H2性能测试
2.3.4 稳态及瞬态荧光光谱分析
2.3.5 光电化学i-t曲线分析
2.3.6 能带结构分析
2.3.7 光催化产H2反应机理
2.4 本章小结
第三章 UiO-66@CdS/WP复合材料的产氢性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 催化剂制备
3.2.2 光催化产H2实验
3.2.3 光电化学测试
3.2.4 表征仪器及方法
3.3 结果和讨论
3.3.1 物相组成(XRD)及微观形貌(SEM,TEM)分析
3.3.2 元素价态、UV-vis漫反射及BET及分析
3.3.3 光催化产H2性能分析
3.3.4 光生电荷分离及转移分析
3.3.5 产H2反应机理
3.4 本章小结
第四章 CdS/NiWO4p-n型异质结的构筑及产氢性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 样品制备
4.2.2 光催化产氢实验
4.2.3 光电化学测试
4.2.4 表征仪器及方法
4.3 结果与讨论
4.3.1 CdS纳米棒及复合样品的物相及微观形貌
4.3.2 样品的XPS、BET及UV-vis漫反射分析
4.3.3 光催化产H2性能分析
4.3.4 稳态(PL)光谱及光电化学分析
4.3.5 光催化产H2反应机理
4.4 本章小结
第五章 [Ni-MOF-74/CdS/Co3O4] p-n型异质结的产氢性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 催化剂的制备
5.2.2 光催化产氢实验及光电化学测试
5.2.3 表征仪器及方法
5.3 结果与讨论
5.3.1 样品的物相、微观形貌及XPS元素价态的分析
5.3.2 紫外-可见漫反射谱分析
5.3.3 样品的物理吸脱附性能(BET)分析
5.3.4 光催化产氢测试
5.3.5 荧光光谱及光电化学分析
5.3.6 光催化产氢机理
5.4 本章小结
第六章 镍纳米颗粒修饰ZIF-67(Co)衍生的Co3O4/CdS p-n异质结的构建及其产氢性能
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 样品制备
6.2.2 光催化产氢实验
6.2.3 表征仪器及方法
6.3 结果与讨论
6.3.1 物相组成及形貌特征分析
6.3.2 XPS,BET和UV-vis漫反射表征分析
6.3.3 催化产氢活性测试
6.3.4 荧光光谱分析
6.3.5 光电化学性能分析
6.3.6 光催化产氢机理分析
6.4 小结
第七章 单斜相WP耦合UiO-66复合材料的高效光催化产氢性能研究
7.1 引言
7.2 实验部分
7.2.1 样品的制备
7.2.2 光催化产氢实验
7.2.3 表征仪器及方法
7.3 结果与讨论
7.3.1 XRD及微观形貌分析
7.3.2 XPS元素价态分析
7.3.3 BET及FTIR分析
7.3.4 光催化产氢测试
7.3.5 荧光光谱及紫外-可见漫反射光谱分析
7.3.6 光催化产氢机理分析
7.4 小结
第八章 结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
致谢
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