改性氮化碳/二维碳化钛肖特基光催化材料的可控构建及制氢性能增强机制

发布时间：2023-08-04 18:44

　　利用半导体光催化材料将可持续的太阳能转化为氢能,为化石燃料的消耗提供了另一种途径。然而,如何利用光催化分解水来实现制氢仍然是一个挑战。目前为止报道了很多具备分解水制氢的能力的半导体材料,但是它们大多数都存在固有的缺陷比如:二次污染,比表面积低、电荷迁移能力差、光生电子空穴对复合率高等,从而导致半导体材料制氢效率低。因此设计出新型高效的光催化产氢复合材料是非常具有挑战性的。研究表明在尺寸明确、能级带隙匹配的纳米材料间进行完美的界面复合(异质结构筑)是实现高效太阳能-氢能转换的最佳途径。氮化碳(g-C₃N₄)具有可见光吸收,禁带宽度适中,结构稳定等特点,但是其可见光利用率低,电荷传输能力差,限制了g-C₃N₄的光催化制氢能力。本文主要是首先制备出形貌良好的二维材料Ti₃C₂并通过不同方式与质子化后的g-C₃N₄复合,形成具有良好界面接触的Ti₃C₂/质子化g-C_3...

【文章页数】：79 页

【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 半导体催化剂光催化反应机理及其影响因素
    1.3 提高光催化活性措施
        1.3.1 离子掺杂
        1.3.2 贵金属沉积
        1.3.3 光催化材料纳米化
        1.3.4 半导体复合
        1.3.5 染料光敏化
        1.3.6 光催化剂质子化
        1.3.7 负载非贵金属助催化剂
    1.4 光催化制氢研究
    1.5 光解水制氢材料
        1.5.1 石墨相氮化碳(g-C3N4)
        1.5.2 问题及解决措施
    1.6 论文研究内容及意义
        1.6.1 研究内容
        1.6.2 研究意义
第二章 实验药品及测试表征
    2.1 药品及设备
        2.1.1 药品及厂家
        2.1.2 实验设备型号
    2.2 样品测试表征
    2.3 光电性能测试
    2.4 光催化性能测试
第三章 二维碳化钛纳米材料的制备
    3.1 引言
    3.2 二维碳化钛(Ti₃C₂)的制备
        3.2.1 前驱体钛铝碳(Ti3AlC2)的合成
        3.2.2 Ti3AlC2材料的刻蚀
        3.2.3 二维Ti₃C₂纳米片的插层剥离
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Ti₃C₂的微观结构分析
        3.3.2 Ti₃C₂的化学价态分析
    3.4 总结
第四章 质子化氮化碳/碳化钛肖特基光催化材料的设计合成和制氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 质子化氮化碳/碳化钛(PCN/Ti₃C₂)复合材料的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 材料表面电荷
        4.3.2 材料微观形貌
        4.3.3 材料结构表征
        4.3.4 光催化分解水制氢评估
        4.3.5 紫外漫反射及光电性能
        4.3.6 光催化分解水制氢机理
    4.4 总结
第五章 原位构筑质子化氮化碳/碳化钛复合光催化材料及制氢性能研究
    5.1 引言
    5.2 质子化氮化碳/碳化钛(g-C3N4/Ti₃C₂)复合光催化材料的原位构筑
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 微观形貌及尺寸
        5.3.2 晶体结构及价态分析
        5.3.3 光解水制氢性能
        5.3.4 光电性能
        5.3.5 光催化性能机理
    5.4 总结
第六章 结论
参考文献
致谢
硕士期间的科研成果



本文编号：3838806