镍基助催化剂的光化学制备和性能研究

发布时间：2023-03-31 23:14

　　光催化分解水制氢是一种环境友好型策略,可将取之不尽的太阳能转化为可利用的化学能,从而缓解能源危机和环境污染。光催化过程由三个步骤组成:光吸收,电荷传输和表面反应,其中第三步是速度控制步骤。在光活性半导体上负载助催化剂可以加速表面反应,提高光催化效率。许多研究表明,过渡金属及其化合物可以作为高效的产氢助催化剂。光化学沉积是一种温和且高效的制备过渡金属基助催化剂的方法。然而,由于过渡金属电负性小且其离子的还原电位低,所以通过光化学法制备过渡金属基助催化剂是比较困难的。因此,设计非贵金属基助催化剂的沉积策略具有重大意义。光化学制备过渡金属基助催化剂的影响因素尚不明确,限制了该方法的发展和应用。深入研究光化学沉积过程的影响因素,可为制备过渡金属基助催化剂提供合理的指导。本文主要探究了在光化学沉积过程中镍离子所处的溶液环境对镍沉积物的种类、尺寸、分布、化学态和催化活性等方面的影响。本文主要研究内容如下:1.本文采用简便、快速且可扩展的光沉积方法制备了NiS改性的g-C₃N₄纳米片杂化光催化剂。在光的照射下,由g-C₃N_4...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 光催化分解水概述
    1.3 光响应半导体材料的发展
    1.4 助催化剂的发展
    1.5 课题意义及研究内容
        1.5.1 课题意义
        1.5.2 研究内容
第二章 过渡金属硫化物高效产氢助催化剂的光化学合成路线:以NiS/g-C₃N₄ 为例
    2.1 研究背景
    2.2 实验试剂
    2.3 主要实验仪器
    2.4 NiS/g-C₃N₄ 复合光催化剂的制备及表征
        2.4.1 g-C₃N₄纳米片的制备
        2.4.2 NiS/g-C₃N₄ 复合光催化剂的制备
        2.4.3 NiS/g-C₃N₄ 复合光催化剂的表征
        2.4.4 光催化活性的评定
        2.4.5 光电化学性能测试
    2.5 结果与讨论
        2.5.1 NiS/g-C₃N₄ 的光化学形成机理
        2.5.2 NiS/g-C₃N₄ 复合光催化剂的表征
        2.5.3 光催化产氢性能测试
        2.5.4 光催化产氢机理
        2.5.5 普遍适用性
    2.6 本章结论
第三章 Ni-Ni(OH)₂/CdS杂化材料的光化学制备和分解水性能研究
    3.1 研究背景
    3.2 实验试剂
    3.3 主要实验仪器
    3.4 催化剂的制备和表征
        3.4.1 CdS纳米棒的制备
        3.4.2 Ni-Ni(OH)₂/CdS NRs复合材料的制备
        3.4.3 光催化分解水产氢
        3.4.4 Ni-Ni(OH)₂/CdS NRs复合光催化剂的表征
    3.5 实验结果与讨论
        3.5.1 醇类对光沉积的影响
        3.5.2 Ni-Ni(OH)₂/CdS复合材料的结构和组成
        3.5.3 光催化产氢性能
        3.5.4 Ni-Ni(OH)₂/CdS的光催化分解水产氢机理
    3.6 本章结论
第四章 光化学法制备Ni₁/CdS用于高效光催化制氢
    4.1 研究背景
    4.2 实验试剂
    4.3 主要实验仪器
    4.4 实验方法
        4.4.1 CdS纳米棒的制备
        4.4.2 Ni₁/CdS NRs催化剂的制备
        4.4.3 Ni(OH)₂ NPs/CdS NRs催化剂的制备
        4.4.4 光催化产氢测试
        4.4.5 光电化学测量
        4.4.6 Ni₁/CdS复合光催化剂的表征
        4.4.7 计算方法
        4.4.8 能量转移效率(Φ_ET)
    4.5 结果与讨论
        4.5.1 结构与组成
        4.5.2 光催化性能
        4.5.3 Ni₁/CdS的光化学形成机理
        4.5.4 光催化剂的电荷分离性能
        4.5.5 Ni₁/CdS的光催化分解水产氢机理
    4.6 本章结论
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文



本文编号：3775979