高比例Z型Er 3+ :Y 3 Al 5 O 12 @Nb 2 O 5 /Pt/In 2 O 3 光催化剂的制备及可见光

发布时间：2023-03-01 17:16

　　随着社会的快速发展,城市化进程的加快,能源危机和环境污染等问题日益凸显。探索绿色、高效和可再生的新能源载体是当今大多数科研人员研究的热门课题。将半导体光催化技术应用于分解水制氢来生产清洁能源和可再生能源的研究有着想当广泛的应用价值。目前,很多半导体光催化剂被应用于光催化分解水制氢的研究。但是,大多数的高效的半导体光催化剂都拥有较宽的禁带宽度,只能在紫外光照射下显示出光催化活性,不能有效利用太阳能。此外,由于光生电子-空穴对容易复合、氧化还原能力弱、稳定性差等因素导致这些光催化剂的活性较低,远不能达到工业化生产的水平。为了提高光催化制氢的活性,首先我们选择了Nb₂O₅和In₂O₃两种具有不同禁带宽度的半导体光催化剂进行复合形成Z型Nb₂O₅/In₂O₃光催化体系。形成的Z型光催化体系有三方面优势:(1)可以有效地抑制各自组分中光生电子-空穴对的复合;(2)组成的Z型光催化体系保留了两种半导体光催化剂中氧化能力较强的...

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摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究的背景和意义
    1.2 光催化技术及其应用
        1.2.1 半导体光催化的基本原理
        1.2.2 光催化分解水制氢
        1.2.3 光催化降解
        1.2.4 光催化还原二氧化碳
        1.2.5 重金属转化
    1.3 半导体材料光催化活性的改进途径
        1.3.1 添加助催化剂
        1.3.2 离子掺杂
        1.3.3 半导体复合
        1.3.4 上转换发光剂的复合
        1.3.5 其他提高光催化活性的方法
    1.4 光催化剂的设计和合成
        1.4.1 机械混合法
        1.4.2 水热溶剂热法
        1.4.3 沉积-沉淀法
        1.4.4 超声波/微波辅助合成法
        1.4.5 自组装法
    1.5 本论文的研究内容与方法
第2章 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的制备
    2.1 实验试剂与材料
    2.2 实验仪器
    2.3 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的制备
        2.3.1 上转换发光剂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂纳米粒子的制备
        2.3.2 Nb₂O₅溶胶前驱体的制备
        2.3.3 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅溶胶前驱体的制备
        2.3.4 In₂O₃溶胶前驱体的制备
        2.3.5 机械混合(Mechanical-Mixing(M-M))法制备Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化剂
        2.3.6 镀膜-脱模(Coating-Demoulding (C-D))法制备Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化剂
        2.3.7 镀膜-脱模(Coating-Demoulding (C-D))法制备Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂
        2.3.8 可见光光催化制氢实验过程
    2.4 光催化剂的表征
第3章 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的分析与表征
    3.1 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ (M-M和C-D)和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/ In₂O₃ (C-D)的XRD分析
    3.2 In₂O₃，Nb₂O₅，Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的SEM分析
    3.3 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃ (C-D)和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ (M-M和C-D)的TEM和HRTEM分析
    3.4 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的EDX分析
    3.5 Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的XPS分析
    3.6 In₂O₃，Nb₂O₅和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的紫外-可见漫反射吸收光谱分析
    3.7 上转换发光剂Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂的紫外-可见漫反射吸收光谱和光致发光光谱分析
    3.8 In₂O₃，Nb₂O₅，Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂和Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的傅里叶红外光谱分析
    3.9 In₂O₃，Nb₂O₅，Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃，Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Coating- Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的光致发光光谱分析
    3.10 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ ，Coating- Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的电化学阻抗分析
    3.11 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃ ，Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃和Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的瞬态光电流响应分析
第4章 高比例Z型Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的活性研究
    4.1 不同方法制备的光催化剂对光催化制氢活性的影响
    4.2 不同热处理温度对光催化制氢活性的影响
        4.2.1 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同热处理温度对光催化制氢活性的影响
        4.2.2 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同热处理温度对光催化制氢活性的影响
        4.2.3 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的不同热处理温度对光催化制氢活性的影响
    4.3 不同热处理时间对光催化制氢活性的影响
        4.3.1 Mechanical-Mixing (M-M) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同热处理时间对光催化制氢活性的影响
        4.3.2 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃的不同热处理时间对光催化制氢活性的影响
        4.3.3 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃的不同热处理时间对光催化制氢活性的影响
    4.4 Coating-Demoulding (C-D) Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的使用次数对光催化制氢活性的影响
    4.5 光催化制氢机理探讨
        4.5.1 Mechanical-Mixing (M-M) 与Coating-Demoulding (C-D) 方法制备的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/In₂O₃光催化剂的制氢机理
        4.5.2 Coating-Demoulding (C-D)方法制备的Er³⁺:Y₃Al₅O₁₂@Nb₂O₅/Pt/In₂O₃光催化剂的制氢机理
第5章 结论
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况



本文编号：3751916