CdS-Ni/MIL-101(Cr)和Pt-Ni/CdS的合成及其光催化产氢性能研究

发布时间：2023-08-08 19:01

　　鉴于近年来日益严重而急需缓解的能源枯竭与环境污染的艰难处境,寻找一种可替代的新型绿色能源显得十分重要。光分解水生产的氢能由于其能源来源广、环境友好、绿色等优势,被公认是一种较好的替代性可再生能源。至今,大多数光催化材料主要是氧化物、硫化物、复合材料等。然而将太阳光能量更高效地吸收和利用仍旧是产氢领域一个未解决的难题。而金属-有机骨架材料(MOFs)由于其高比表面积、可控孔径及多样结构在催化领域获得了极大的关注。但其在光催化制氢领域应用十分有限,且产氢效率低。基于本课题组的研究,本论文将过渡金属Ni掺杂在MIL-101(Cr)载体上,合成了CdS-Ni/Cr-MIL-101材料;同时,又对CdS材料进行Pt、Ni的共掺杂,制备了Pt-Ni/CdS材料;两种材料应用于光催化产氢的相关研究还未见报道。Ni的掺杂,使两种材料相较于纯CdS材料、MOFs材料能更高效地吸收利用太阳光的能量,从而大幅提升其光催化制氢效率。本论文主要研究内容包括:(1)以水热法制备出Ni/MIL-101(Cr)后通过溶剂热法将CdS纳米粒子负载于其上,制备得到CdS-Ni/MIL-101(Cr)材料;通过溶剂热法制备...

【文章页数】：68 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 光催化产氢的研究现状
    1.3 半导体材料光催化分解水产氢的机理
    1.4 提高材料的光催化产氢效率的主要方法
        1.4.1 纳米化催化剂材料
        1.4.2 改变分散度
        1.4.3 掺杂金属
    1.5 CdS的简介以及应用
        1.5.1 CdS材料的常见制备方法
        1.5.2 CdS材料的研究现状
        1.5.3 CdS材料的光催化应用前景
    1.6 MOFs材料的制备及其在光催化领域中的应用
        1.6.1 MOFs材料的主要分类与合成
        1.6.2 MOFs材料的研究现状
        1.6.3 MOFs材料的主要应用
    1.7 论文选题思路、研究内容以及创新点
        1.7.1 选题思路
        1.7.2 主要研究内容
        1.7.3 创新点
第二章 实验部分
    2.1 引言
    2.2 实验试剂和仪器
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
    2.3 材料的制备
        2.3.1 CdS-Ni/MIL-101(Cr)的制备
        2.3.2 Pt-Ni/CdS的制备
    2.4 材料的表征
        2.4.1 X射线粉末衍射(XRD)
        2.4.2 N₂吸附-脱附
        2.4.3 紫外可见漫反射光谱
        2.4.4 场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)
        2.4.5 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-MS)
        2.4.6 X射线光电子能谱(XPS)
    2.5 光催化产氢性能评价
        2.5.1 实验装置
        2.5.2 实验步骤
        2.5.3 分析方法
第三章 CdS-Ni/MIL-101(Cr)光催化产氢
    3.1 引言
    3.2 CdS-MIL-101(Cr)的表征
        3.2.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
        3.2.2 N2吸附-脱附分析
        3.2.3 紫外可见漫反射光谱
        3.2.4 场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)分析
        3.2.5 电感耦合等离子体发射光谱(ICP-MS)分析
    3.3 CdS-Ni/MIL-101(Cr)的光催化产氢性能评价
        3.3.1 不同金属掺杂CdS-MIL-101(Cr)的产氢量的对比
        3.3.2 CdS的负载量对材料产氢量的影响
        3.3.3 Ni的掺杂量对材料产氢量的影响
        3.3.4 CdS-Ni/MIL-101(Cr)材料与其他材料产氢性能对比
        3.3.5 CdS-Ni/MIL-101(Cr)系列材料的稳定性评价
    3.4 小结
第四章 Pt-Ni/CdS光催化产氢
    4.1 引言
    4.2 Pt-Ni/CdS的表征
        4.2.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
        4.2.2 N₂吸附-脱附等温曲线分析
        4.2.3 紫外可见漫反射光谱
        4.2.4 扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析
        4.2.5 X射线光电子能谱(XPS)分析
    4.3 Pt-Ni/CdS光催化制氢性能评价
        4.3.1 Ni的掺杂量对材料产氢量的影响
        4.3.2 Pt的负载量对材料产氢量的影响
        4.3.3 Pt-Ni/CdS系列材料与其他材料产氢性能对比
        4.3.4 Pt-Ni/CdS系列材料稳定性评价
    4.4 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间完成的科研成果
致谢



本文编号：3840308