稀土离子（化合物）诱导的石墨烯与共轭有机物杂化体的组装及其光催化析氢性能研究

发布时间：2023-09-17 16:44

　　日益严重的能源短缺和化石能源的过度使用已经给社会经济发展和生活环境带来了很多问题,开发以氢能为代表的清洁能源是一种有效解决上述问题的途径。光催化制氢可以将太阳能这一可再生能源转化成氢能,而且氢燃烧的产物是水,因此通过光催化制氢在解决能源短缺问题的同时也能有效保护环境。光催化制氢的效率与光催化剂的组成、微观结构等息息相关。在本文中,我们以石墨烯为结构主体,通过稀土离子/化合物调控其与吡啶炔、卟啉等共轭有机化合物组装从而制备了一系列高效光催化制氢复合催化剂,进而研究了其组装机制、光催化析氢与电子转移机理,主要研究内容如下:首先,通过静电相互作用和配位相互作用,制备了一种稀土离子(Ln)界面连接、结构新颖的1,2-二(吡啶-4-基)乙炔(DPyE)/氧化石墨烯(GO)三维复合物(GO-Ln-DPyE)。并且考察了复合物的微观结构、形貌及其组装机制。进一步地,研究了GO-Ln-DPyE复合物的光催化制氢性能。发现GO-Ln-DPyE的光催化活性明显高于没有桥联剂(稀土离子)的GO-DPyE复合物,说明Ln在调节GO-Ln-DPyE复合物的微观结构及其光催化制氢性能中起到的关键作用。而且,光电流...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 引言
    1.2 石墨烯基复合材料的构筑
        1.2.1 石墨烯/金属氧化物复合材料
        1.2.2 石墨烯/硫化物复合材料
        1.2.3 石墨烯/金属复合材料
        1.2.4 石墨烯/有机物复合材料
    1.3 石墨烯基复合材料的应用研究
        1.3.1 传感器领域
        1.3.2 催化领域
        1.3.3 锂电池领域
        1.3.4 其它领域
    1.4 本论文研究目的与意义
第二章 吡啶炔柱撑三维石墨烯组装体的构筑、光催化析氢性能及电子转移机制研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验仪器及试剂
        2.2.2 表征仪器
        2.2.3 氧化石墨烯/稀土离子/吡啶基乙炔(GO-Ln-DPyE)纳米复合组装体的制备
        2.2.4 工作电极的制备及光电性能测试
        2.2.5 光催化性能检测
        2.2.6 量子产率(QE)的计算
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 GO-La³⁺-DPyE复合组装体的形貌、结构和组装方式
        2.3.2 复合组装体的光催化制氢性能
        2.3.3 复合组装体中光催化制氢和光生电子转移机理
    2.4 小结
第三章 稀土离子桥联的吡啶基卟啉/氧化石墨烯组装体的构筑及其光催化析氢性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验仪器与试剂
        3.2.2 表征仪器
        3.2.3 氧化石墨烯/Sm³⁺/卟啉(GO-Sm-DPDPP)纳米复合物的制备
        3.2.4 工作电极的制备及光电性能测试与光催化性能检测
    3.3 结果与讨论
    3.4 小结
第四章 界面铆合多相单分散纳米钒酸镧石墨烯/C₃N₄复合物的制备及其光催化析氢性能
    4.1 前言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验仪器及试剂
        4.2.2 表征仪器
        4.2.3 氧化石墨烯/g-C₃N₄/钒酸镧(GO-C3N4-LaVO4)纳米复合物的制备
        4.2.4 工作电极的制备及电化学性能测试
        4.2.5 光催化性能检测
    4.3 结果与讨论
    4.4 小结
第五章 全文总结
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文情况



本文编号：3847814