可见光响应钛酸钡材料的制备及其光催化性能的研究

发布时间：2023-03-19 12:01

　　日益严峻的能源短缺问题和环境污染问题是伴随社会和经济快速发展的两个重大挑战。近年来,半导体光催化技术作为一种有希望在今后同时解决这两个问题的方法受到人们的广泛研究。半导体光催化材料不仅可以利用太阳能分解水产氢,为人们储备能源;也可以利用太阳能降解有机污染物,从而缓解环境污染问题。常见的半导体金属氧化物光催化材料具有物理化学性质稳定、来源丰富的优点,但是它们通常具有较宽的带隙,能利用的太阳光谱范围主要集中在紫外光区,仅占整个太阳光谱能量的一小部分。因此,如何更高效的利用太阳光的能量成为了半导体金属氧化物光催化材料重要的研究方向。BaTiO3作为其中一种热门的金属氧化物半导体光催化材料也有着带隙较宽的缺点,为了改善它的光催化性能,离子掺杂作为减小带隙的一种重要方式不仅可以调控BaTiO3内部的电子结构,也可以调节其光催化反应热力学和动力学需求。本文的第一部分主要探究Mo元素单掺杂对BaTiO3的光催化性能的影响。掺杂前后的粉末颗粒样品通过固相反应法制备,再采用光还原法使0.4%质量分数的Pt颗粒负载在这些样品上。Mo元素单掺杂后的BaTiO3样品相对于纯BaTiO3有更好的可见光下的光吸收...

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1. 绪论
    1.1 光催化基本原理
        1.1.1 半导体光催化的热力学基础
        1.1.2 半导体光催化的动力学基础
        1.1.3 助催化剂的选用
    1.2 半导体光催化材料的设计与开发
        1.2.1 光催化材料的设计原则
        1.2.2 光催化材料的改性策略
    1.3 光催化分解水制氢原理
    1.4 BaTiO₃的晶体结构及性能
        1.4.1 BaTiO₃的晶体结构
        1.4.2 BaTiO₃的性能
        1.4.3 BaTiO₃掺杂改性研究现状
        1.4.4 BaTiO₃的制备方法
    1.5 第一性原理计算在光催化领域的应用
    1.6 本课题研究的意义及主要内容
2. 化学试剂及仪器设备
    2.1 化学试剂
    2.2 仪器设备
3. Mo元素单掺杂BaTiO₃的制备及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 Mo元素掺杂BaTiO₃粉末的制备
        3.2.2 Pt助催化剂负载的BaTiO₃粉末的制备
    3.3 表征与性能测试
        3.3.1 样品表征
        3.3.2 样品光催化性能测试
    3.4 结果与讨论
    3.5 本章小结
4. Cr和V共掺杂BaTiO₃的制备及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 Cr和V共掺杂BaTiO₃的制备
        4.2.2 Ag助催化剂负载BaTiO₃的制备
    4.3 表征与性能测试
        4.3.1 样品形貌结构表征
        4.3.2 样品光催化性能测试
    4.4 结果与讨论
        4.4.1 形貌及成分分析
        4.4.2 UV-vis吸收光谱表征
        4.4.3 光催化降解甲基橙实验
        4.4.4 Cr和V共掺杂的第一性原理计算
    4.5 本章小结
5. 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
参考文献
在读期间发表论文
致谢



本文编号：3765211