g-C 3 N 4 基光催化剂的制备及催化性能研究
发布时间：2023-04-01 03:59
随着人类社会经济技术的发展,能源危机与环境污染物降解等问题变得越来越受关注。光催化技术,在太阳能转换成可再生、安全、经济的能源与环境污染物降解方面具有重大意义。为了解决这一系列环境与能源问题,研究者们开发了各种各样的半导体光催化剂用于污染物降解、光催化产氢、二氧化碳还原、光催化固氮等。在本论文中,主要研究的是石墨相氮化碳(g-C3N4)的纳米改性及g-C3N4与硫化镉(Cd S)二维异质结的构建进行其光催化性能的优化,研究内容如下:1)在传统的制备石墨相氮化碳的方法上,提出了一种新型的纳米改性制备石墨相氮化碳的方法,利用自下而上的方法,可以低成本且简易的合成具有大比表面积、光生电子空穴对分离效率高、反应活性位点高等特征的分级多孔氮化碳材料(PPCN)。与传统方法合成的石墨相氮化碳相比,其光催化分解水制氢实验结果表明,纳米改性后的PPCN对BCN的光催化性能有较大的提高,在可见光照射(λ≥420 nm),3 wt%@Pt/PPCN条件下,产氢速率为430μmol g-1 h
【文章页数】：58 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 半导体光催化原理
1.3 光催化技术存在的问题
1.4 半导体光催化活性优化途径
1.4.1 增强和拓宽光吸收
1.4.2 开发活性位点
1.4.3 高效分离载流子
1.5 g-C3N4概述
1.5.1 g-C3N4的研究进展
1.5.2 g-C3N4的结构与性质
1.5.3 g-C3N4的制备方法
1.5.4 g-C3N4光催化技术存在的不足
1.6 g-C3N4光催化性能提升的方法
1.6.1 纳米工程
1.6.2 异质结构建
1.6.3 贵金属掺杂
1.6.4 染料敏化
1.7 g-C3N4光催化剂的应用
1.7.1 光分解水产氢
1.7.2 光催化降解污染物
1.7.3 CO2还原
1.8 研究内容及创新点
第二章 实验材料与测试方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 样品性能表征手段
2.2.1 X射线粉末衍射分析(XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
2.2.5 紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)
2.2.6 光致发光光谱(PL)
2.2.7 光电流测试(Photocurrent)及电化学阻抗(EIS)
2.2.8 时间分辨荧光分析(TRPL)
2.2.9 光催化性能测试
第三章 三维多孔氮化碳光催化剂的制备及其光催化产氢性能研究
3.1 引言
3.2 本章设计构思与创新点
3.3 实验部分
3.3.1 纯氮化碳的制备
3.3.2 前驱体的制备
3.3.3 PPCN的制备
3.3.4 光催化产氢实验
3.4 实验结果与分析
3.4.1 X射线粉末衍射分析
3.4.2 FT-IR分析
3.4.3 SEM与TEM分析
3.4.4 比表面积和孔经分析
3.4.5 XPS分析
3.4.6 光电性能测试
3.4.7 PL、荧光寿命、光电流与EIS分析
3.4.8 光催化产氢性能与稳定性评价
3.4.9 量子效率计算
3.4.10 光催化机理
3.5 本章小结
第四章 CdS/g-C3N4异质结光催化剂的制备及其光催化性能研究
4.1 引言
4.2 本章设计构思与创新点
4.3 光催化剂的制备
4.3.1 g-C3N4的制备
4.3.2 Cd S的制备
4.3.3 g-C3N4/CdS异质结的制备
4.4 实验结果与分析
4.4.1 XRD、SEM与TEM分析
4.4.2 XPS和PL分析
4.4.3 DRS、带隙与光电流测试
4.4.4 光催化降解、循环实验与活性物种探究
4.4.5 光催化机理
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果及所获荣誉
致谢
本文编号：3776419
【文章页数】：58 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 半导体光催化原理
1.3 光催化技术存在的问题
1.4 半导体光催化活性优化途径
1.4.1 增强和拓宽光吸收
1.4.2 开发活性位点
1.4.3 高效分离载流子
1.5 g-C3N4概述
1.5.1 g-C3N4的研究进展
1.5.2 g-C3N4的结构与性质
1.5.3 g-C3N4的制备方法
1.5.4 g-C3N4光催化技术存在的不足
1.6 g-C3N4光催化性能提升的方法
1.6.1 纳米工程
1.6.2 异质结构建
1.6.3 贵金属掺杂
1.6.4 染料敏化
1.7 g-C3N4光催化剂的应用
1.7.1 光分解水产氢
1.7.2 光催化降解污染物
1.7.3 CO2还原
1.8 研究内容及创新点
第二章 实验材料与测试方法
2.1 实验试剂与仪器
2.1.1 化学试剂
2.1.2 实验仪器
2.2 样品性能表征手段
2.2.1 X射线粉末衍射分析(XRD)
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
2.2.5 紫外可见漫反射光谱(UV-vis DRS)
2.2.6 光致发光光谱(PL)
2.2.7 光电流测试(Photocurrent)及电化学阻抗(EIS)
2.2.8 时间分辨荧光分析(TRPL)
2.2.9 光催化性能测试
第三章 三维多孔氮化碳光催化剂的制备及其光催化产氢性能研究
3.1 引言
3.2 本章设计构思与创新点
3.3 实验部分
3.3.1 纯氮化碳的制备
3.3.2 前驱体的制备
3.3.3 PPCN的制备
3.3.4 光催化产氢实验
3.4 实验结果与分析
3.4.1 X射线粉末衍射分析
3.4.2 FT-IR分析
3.4.3 SEM与TEM分析
3.4.4 比表面积和孔经分析
3.4.5 XPS分析
3.4.6 光电性能测试
3.4.7 PL、荧光寿命、光电流与EIS分析
3.4.8 光催化产氢性能与稳定性评价
3.4.9 量子效率计算
3.4.10 光催化机理
3.5 本章小结
第四章 CdS/g-C3N4异质结光催化剂的制备及其光催化性能研究
4.1 引言
4.2 本章设计构思与创新点
4.3 光催化剂的制备
4.3.1 g-C3N4的制备
4.3.2 Cd S的制备
4.3.3 g-C3N4/CdS异质结的制备
4.4 实验结果与分析
4.4.1 XRD、SEM与TEM分析
4.4.2 XPS和PL分析
4.4.3 DRS、带隙与光电流测试
4.4.4 光催化降解、循环实验与活性物种探究
4.4.5 光催化机理
4.5 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读学位期间的研究成果及所获荣誉
致谢
本文编号：3776419
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