一维纳米结构TiO 2 阵列复合电极的构筑及光电催化分解水制氢研究
发布时间：2024-03-13 03:02
由于人类向能源和环境的不断索取,人类社会面临着有史以来最严重的能源危机和环境问题。基于人类对社会健康可持续发展的需求和留给子孙后代美丽地球的愿望,世界各国越来越重视节能环保。大力促进太阳能、氢能等清洁能源的开发和利用,减少化石燃料的燃烧,成为解决这些问题的有效手段。Ti02因其良好的光学和电学性能被用作光催化材料广泛应用于催化产氢、降解污染物和碳资源的转化等领域。一维TiO2纳米管/棒阵列复合材料具有制备简单、结构优良、可重复利用率高、不造成环境二次污染等优点,是性能优良的光电催化材料。然而,利用单一的一维TiO2纳米管/棒阵列进行光电催化制氢仍存在两大问题:(1)TiO2半导体的禁带宽度为3.0 eV或3.2 eV,能吸收的光波范围只占太阳光全光谱的不到5%,太阳光利用率低;(2)被光激发产生的光生载流子复合率较高,导致光量子效率较低。因此,研究者们致力于采用各种各样的方法来提高TiO2半导体光电催化活性。本工作旨在采用半导体复合的方法来提高一维纳米结构TiO2阵列的光电催化活性。构筑了两种具有特殊结构的光电催化电极,研究了复合电极的光电化学性质、光生载流子转移机理以及光电催化产氢能...
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光电催化技术的研究
1.1.1 光电催化的原理
1.1.2 光电催化效率的影响因素
1.1.3 光电催化技术的应用
1.2 TiO2纳米材料的改性及应用
1.2.1 TiO2纳米半导体自身迭代
1.2.2 TiO2纳米半导体的改性
1.2.2.1 贵金属沉积
1.2.2.2 半导体耦合
1.2.2.3 金属离子掺杂
1.2.2.4 非金属掺杂
1.2.3 TiO2纳米半导体的应用
1.2.3.1 TiO2光电解水产氢
1.2.3.2 TiO2催化降解污染物
1.2.3.3 传感器
1.2.3.4 金属防腐
1.3 常见的半导体光催化剂的光生电子和空穴传输机理
1.3.1 TypeⅡ
1.3.2 Z-Scheme
1.4 本工作的研究内容及意义
参考文献
第二章 实验材料、技术与表征
2.1 试剂和材料
2.1.1 液体试剂
2.1.2 固体试剂
2.1.3 材料
2.2 实验技术
2.2.1 阳极氧化技术
2.2.2 超声电泳技术
2.2.3 电化学沉积技术
2.3 样品结构、性质和性能的表征
2.3.1 形貌表征
2.3.2 结构组成表征
2.3.3 光吸收、光电化学活性表征
2.3.4 光电催化制氢性能表征
2.3.5 其他相关仪器
参考文献
第三章 3D Bi2MoO6-Pd-TiO2纳米管阵列的构筑及光电解水制氢
3.1 引言
3.2 样品的制备
3.2.1 Bi2MoO6纳米片的制备
3.2.2 Pd-TiO2纳米管阵列的制备
3.2.3 三元复合材料的制备
3.3 Pd-TiO2纳米管阵列形貌结构及其光电性能
3.3.1 Pd-TiO2纳米管阵列的形貌结构
3.3.2 Pd-TiO2纳米管阵列光电性能表征
3.4 Bi2MoO6半导体的复合对三元复合材料性能的影响
3.4.1 形貌结构表征
3.4.2 Bi2MoO6沉积量对Bi2MoO6-Pd-TiO2性能的影响
3.4.2.1 形貌结构表征
3.4.2.2 紫外-可见漫反射谱(UV-vis DRS)
3.4.2.3 光致发光光谱测试(PL)
3.4.2.4 光电流测试
3.4.2.5 产氢测试
3.4.3 紫外-可见漫反射谱(UV-visDRS)
3.4.4 光致发光光谱测试(PL)
3.4.5 交流阻抗测试(EIS)
3.4.6 光电流测试
3.4.7 产氢及稳定性测试
3.4.8 机理分析
3.5 金属Pd和Bi2MoO6的沉积次序对复合材料性能的影响
3.5.1 形貌结构对比
3.5.2 光电流对比
3.5.3 产氢能力对比
3.5.4 机理分析
3.6 本章小结
参考文献
第四章 WO3-x纳米线桥接的TiO2纳米棒阵列的制备及光电解水产氢
4.1 引言
4.2 WO3-x-TiO2纳米棒阵列的制备及表征
4.2.1 TiO2纳米棒阵列的制备
4.2.2 WO3-x-TiO2纳米棒阵列的制备
4.2.3 WO3-x-TiO2纳米棒阵列的结构组成表征
4.3 WO3-x-TiO2纳米棒阵列光化学及光电化学性能
4.3.1 光电流测试
4.3.2 光响应能力(UV-Vis DRS)
4.3.3 光致发光光谱测试(PL)
4.3.4 交流阻抗测试(EIS)
4.4 WO3-x-TiO2纳米棒阵列光电催化活性及机理
4.4.1 制氢及稳定性测试
4.4.2 产氢机理
4.5 本章小结
参考文献
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
作者攻读硕士学位期间发表与交流的论文
致谢
本文编号：3927088
【文章页数】：121 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 光电催化技术的研究
1.1.1 光电催化的原理
1.1.2 光电催化效率的影响因素
1.1.3 光电催化技术的应用
1.2 TiO2纳米材料的改性及应用
1.2.1 TiO2纳米半导体自身迭代
1.2.2 TiO2纳米半导体的改性
1.2.2.1 贵金属沉积
1.2.2.2 半导体耦合
1.2.2.3 金属离子掺杂
1.2.2.4 非金属掺杂
1.2.3 TiO2纳米半导体的应用
1.2.3.1 TiO2光电解水产氢
1.2.3.2 TiO2催化降解污染物
1.2.3.3 传感器
1.2.3.4 金属防腐
1.3 常见的半导体光催化剂的光生电子和空穴传输机理
1.3.1 TypeⅡ
1.3.2 Z-Scheme
1.4 本工作的研究内容及意义
参考文献
第二章 实验材料、技术与表征
2.1 试剂和材料
2.1.1 液体试剂
2.1.2 固体试剂
2.1.3 材料
2.2 实验技术
2.2.1 阳极氧化技术
2.2.2 超声电泳技术
2.2.3 电化学沉积技术
2.3 样品结构、性质和性能的表征
2.3.1 形貌表征
2.3.2 结构组成表征
2.3.3 光吸收、光电化学活性表征
2.3.4 光电催化制氢性能表征
2.3.5 其他相关仪器
参考文献
第三章 3D Bi2MoO6-Pd-TiO2纳米管阵列的构筑及光电解水制氢
3.1 引言
3.2 样品的制备
3.2.1 Bi2MoO6纳米片的制备
3.2.2 Pd-TiO2纳米管阵列的制备
3.2.3 三元复合材料的制备
3.3 Pd-TiO2纳米管阵列形貌结构及其光电性能
3.3.1 Pd-TiO2纳米管阵列的形貌结构
3.3.2 Pd-TiO2纳米管阵列光电性能表征
3.4 Bi2MoO6半导体的复合对三元复合材料性能的影响
3.4.1 形貌结构表征
3.4.2 Bi2MoO6沉积量对Bi2MoO6-Pd-TiO2性能的影响
3.4.2.1 形貌结构表征
3.4.2.2 紫外-可见漫反射谱(UV-vis DRS)
3.4.2.3 光致发光光谱测试(PL)
3.4.2.4 光电流测试
3.4.2.5 产氢测试
3.4.3 紫外-可见漫反射谱(UV-visDRS)
3.4.4 光致发光光谱测试(PL)
3.4.5 交流阻抗测试(EIS)
3.4.6 光电流测试
3.4.7 产氢及稳定性测试
3.4.8 机理分析
3.5 金属Pd和Bi2MoO6的沉积次序对复合材料性能的影响
3.5.1 形貌结构对比
3.5.2 光电流对比
3.5.3 产氢能力对比
3.5.4 机理分析
3.6 本章小结
参考文献
第四章 WO3-x纳米线桥接的TiO2纳米棒阵列的制备及光电解水产氢
4.1 引言
4.2 WO3-x-TiO2纳米棒阵列的制备及表征
4.2.1 TiO2纳米棒阵列的制备
4.2.2 WO3-x-TiO2纳米棒阵列的制备
4.2.3 WO3-x-TiO2纳米棒阵列的结构组成表征
4.3 WO3-x-TiO2纳米棒阵列光化学及光电化学性能
4.3.1 光电流测试
4.3.2 光响应能力(UV-Vis DRS)
4.3.3 光致发光光谱测试(PL)
4.3.4 交流阻抗测试(EIS)
4.4 WO3-x-TiO2纳米棒阵列光电催化活性及机理
4.4.1 制氢及稳定性测试
4.4.2 产氢机理
4.5 本章小结
参考文献
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
作者攻读硕士学位期间发表与交流的论文
致谢
本文编号：3927088
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