镍基助催化剂的光生电荷行为与光解水制氢性能研究

发布时间：2023-05-20 11:57

　　能源危机与环境污染是21世纪人类面临的两个主要问题。自18世纪末工业革命以来巨大的生产力变革催生了庞大的化石燃料的需求,同时也带来了日益严重环境污染问题。光催化水分解制氢是一种利用太阳光能驱动半导体分解水产生氢气的技术,是目前已知的最理想的能源生产方式。助催化剂在光解水制氢系统中起着降低反应过电位、提供析氢活性位点等作用,是光解水制氢系统的重要组成部分。在众多助催化剂中,镍基材料凭借其来源广泛,成本低、助催化效果好等优势备受关注,被认为是贵金属助催化剂的潜在替代物。因此,开发新型镍基助催化剂、并深入系统地研究其光解水制氢的助催化性能具有十分重要的意义。本文以化学性质稳定、易于制备、具有可见光吸收特性的g-C₃N₄为催化剂主体,采用简单的浸渍-煅烧法和化学法制备镍基材料负载的g-C₃N₄复合光催化剂。具体如下:(1)采用一步煅烧法成功制备了一系列镍基氢氧化物及氧化物修饰的g-C₃N₄光催化剂,并考察了煅烧温度(60、250、300和500℃)对镍基氢氧化物和...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
引言
第1章 绪论
    1.1 氢能与制氢技术
    1.2 半导体光解水制氢机理
    1.3 助催化剂的研究进展
        1.3.1 影响助催化剂活性的因素
        1.3.2 贵金属及其氧化物
        1.3.3 过渡金属硫化物
        1.3.4 其他过渡金属及其化合物
    1.4 本文的选题思路
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 创新点
        1.4.3 技术路线
第2章 实验方法
    2.1 实验药品
    2.2 实验仪器设备
    2.3 催化剂的表征方法及参数设置
        2.3.1 X-射线衍射仪
        2.3.2 透射电子显微镜
        2.3.3 X射线光电子能谱仪
        2.3.4 电感耦合等离子体质谱仪
        2.3.5 紫外可见漫反射吸收光谱
    2.4 催化剂的光电化学表征方法
        2.4.1 工作电极制备
        2.4.2 交流阻抗测试
        2.4.3 光电流测试
    2.5 催化剂的活性测试
        2.5.1 光解水制氢系统保压测试方法
        2.5.2 光解水制氢性能测试方法
        2.5.3 光催化剂的产氢循环性能测试
        2.5.4 标准曲线制作方法
第3章 镍基氢氧化物及氧化物的光解水制氢性能研究
    3.1 引言
    3.2 光催化剂的制备
    3.3 结果分析与讨论
        3.3.1 镍基氢氧化物及氧化物修饰的g-C₃N₄物相表征
        3.3.2 镍基氢氧化物及氧化物修饰的g-C₃N₄的XPS表征
        3.3.3 镍基氢氧化物及氧化物修饰的g-C₃N₄光解水制氢性能分析
        3.3.4 电化学阻抗与光电流测试分析
        3.3.5 镍基氢氧化物及氧化物修饰的g-C₃N₄的光吸收性质
        3.3.6 镍基氢氧化物及氧化物修饰的g-C-3N₄光解水制氢机理
    3.4 本章小结
第4章 硼化镍光解水制氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 光催化剂的制备
    4.3 结果分析与讨论
        4.3.1 NiB_x/g-C₃N₄的物相表征分析
        4.3.2 NiB_x/g-C₃N₄的XPS表征结果分析
        4.3.3 NiB_x/g-C₃N-4光解水制氢性能测试结果
        4.3.4 NiB_x/g-C₃N₄循环制氢性能测试
        4.3.5 ICP-MS结果分析
        4.3.6 电化学阻抗与光电流测试结果
        4.3.7 NiB_x修饰的g-C₃N₄光解水制氢机理
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 研究结论
    5.2 研究不足与展望
参考文献
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致谢



本文编号：3821069