Ru/Co协同修饰Ta 3 N 5 基纳米光催化剂的制备及光解水析氢性能

发布时间：2023-11-05 12:46

　　太阳能光催化解水析氢是解决全球日益严重的能源与环境危机的有效途径。Ta₃N₅禁带宽度为2.1 eV,可见光响应好,价带导带位置适合光催化全解水,理论上太阳能转氢效率可达15.9%。然而,其光生载流子易复合量子化效率低、易自腐蚀稳定性差,导致其光催化和光电催化析氢效率远低于5%。本文针对Ta₃N₅自身缺陷,采用Ru/Co助催化剂协同靶向修饰在Ta₃N₅的HER和OER活性位点上,构建多重表界面异质结构,协同促进光吸收、加速光生载流子的表界面分离与迁移、加速表面反应,进而提高其光催化产氢活性。以Ta₃N₅@Ta₂O₅为前驱体,探索Ru³⁺原位掺杂、浸渍吸附、光沉积修饰Ta₃N₅@Ta₂O₅的制备工艺;Ru³⁺-Co²⁺/C...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光催化解水析氢原理
    1.3 钽基氮(氧)化物纳米光催化剂的研究
        1.3.1 常见钽基氮(氧)化物介绍
        1.3.2 钽基氮(氧)化物优缺点
    1.4 钽基氮(氧)化物的改性研究现状
        1.4.1 调控材料的形貌和尺寸
        1.4.2 半导体材料的耦合
        1.4.3 表面修饰
        1.4.4 离子掺杂
    1.5 钽基氮(氧)化物的制备研究现状
        1.5.1 高温氨解法
        1.5.2 熔盐法
        1.5.3 原子层沉积法
        1.5.4 溅射法
        1.5.5 尿素溶液法
    1.6 钽基氮(氧)化物光催化应用现状
        1.6.1 可见光解水析氢析氧
        1.6.2 可见光催化还原CO2

        1.6.3 可见光催化降解污染物
        1.6.4 消菌杀毒
    1.7 本文的立题依据和研究内容
        1.7.1 立题依据
        1.7.2 研究内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 实验试剂
    2.2 实验仪器和设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 Ta₂O₅光催化剂的形貌可控制备
        2.3.2 Ta₃N₅@Ta₂O₅纳米光催化剂的制备
        2.3.3 Ru³⁺改性Ta₃N₅@Ta₂O₅纳米光催化剂的制备
        2.3.4 RuO₂和Co_xN_y协同修饰Ta₂N/Ta₃N₅光催化剂的制备
        2.3.5 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺协同修饰Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂的制备
    2.4 光催化剂的表征
        2.4.1 XRD分析
        2.4.2 SEM分析
        2.4.3 TEM分析
        2.4.4 XPS分析
        2.4.5 BET分析
        2.4.6 FT-IR分析
        2.4.7 UV-vis吸收光谱分析
        2.4.8 光电化学性能测试
        2.4.9 光催化解水析氢活性测试
第3章 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺协同修饰Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂制备工艺对比
    3.1 引言
    3.2 Ru³⁺改性Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂的制备工艺对比
        3.2.1 探索Ru³⁺原位掺杂Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂的制备工艺
        3.2.2 探索Ru³⁺浸渍吸附Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂的制备工艺
        3.2.3 光沉积法Ru³⁺修饰Ta₃N₅@Ta₂O₅纳米光催化剂的制备工艺
    3.3 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺协同修饰Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂制备工艺对比
        3.3.1 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺共修饰Ta₃N₅@Ta₂O₅制备工艺对比研究
        3.3.2 Ru³⁺-Co²⁺/Co³⁺协同修饰立方体Ta₃N₅@Ta₂O₅光催化剂制备工艺
    3.4 小结
第4章 水合RuO₂和Co_xN_y协同修饰Ta₂N/Ta₃N₅光催化剂的制备表征及可见光水解析氢性能研究
    4.1 引言
    4.2 水合RuO₂和Co_xN_y协同修饰Ta₂N/Ta₃N₅纳米光催化剂的制备工艺
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 TEM分析
        4.3.3 SEM分析
        4.3.4 BET分析
        4.3.5 XPS分析
        4.3.6 FT-IR分析
        4.3.7 UV-Vis吸收光谱分析
        4.3.8 光电化学性能测试
        4.3.9 RuO₂和Co_xN_y协同修饰Ta₂N/Ta₃N₅光催化剂可见光解水析氢性能
    4.4 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢



本文编号：3861057

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