微波制备新型光电催化材料及其在能源和环境中的性能研究
发布时间：2024-05-19 04:53
能源危机和环境恶化是当前人类社会所面临的两个重大问题,利用可再生资源制备清洁无污染、并可持续利用的新能源是解决上述问题的有效途径之一。氢能被普遍认为是21世纪最有潜力的替代能源,利用太阳能驱动水分解产氢被广泛研究。与此同时,光/光电催化去除大气污染物也是解决环境问题的理想手段。半导体光电催化技术作为一种高效绿色的净化手段,具有高效、无毒、易回收等优点,在分解水制氢、降解污染物等方面显示出了极大的优势。目前光电催化剂受到禁带宽度过大、光生电子-空穴复合率高、比表面积小等因素的制约,反应效率较低。而且电极材料的制备成本较高、光电转换效率低、灵活性较差,难以满足实际应用过程中复杂的环境要求。针对以上问题,我们利用不锈钢网做电极基底,通过微波法合成光催化半导体与碳纳米管及石墨烯等碳材料的复合材料,与不锈钢网结合,共同构建三维网状复合电极材料。研究了不同形貌结构的催化剂材料与不锈钢网的结合力,机械稳定性,以及在光电催化产氢和氧化一氧化氮反应中的性能。提出了一维纳米线结构的光催化剂与不锈钢网共同构建三维网状光电极,具有优异的光生电荷转移速率,超强的柔韧性,大大提高了光电转换效率。此外,还开发了一种...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 能源和环境问题现状
1.1.2 能源和环境问题解决途径
1.1.3 纳米材料在能源和环境中的应用
1.2 半导体光催化和光电催化的基本原理
1.2.1 光催化的基本原理
1.2.2 光电催化的基本原理
1.3 光催化/光电催化研究现状及问题
1.3.1 光催化技术在产氢中的应用
1.3.2 光催化技术在去除NOx中的应用
1.3.3 光电氧化、还原技术的应用
1.3.4 光电催化反应的影响因素
1.3.5 存在问题及发展方向
1.4 微波合成纳米材料
1.4.1 微波水相合成
1.4.2 微波气固相合成
1.5 选题意义及研究内容
第2章 实验试剂与仪器
2.1 实验原料和设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器与设备
2.2 材料结构性质的表征方法
2.2.1 X射线衍射谱(XRD)
2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.2.5 氮气吸附-脱附等温线(BET)
2.2.6 荧光光谱(PL)
2.2.7 拉曼光谱(Raman)
2.2.8 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
2.2.9 光电化学测试
2.3 光电催化产氢性能测试
2.4 光电催化NO氧化性能测试
第3章 硫化镉纳米棒柔性光阳极材料的制备及光电催化产氢性能的研究
3.1 引言
3.2 电极材料的制备
3.3 催化剂的物相结构表征
3.4 催化剂光催化性能表征
3.5 本章小结
第4章 g-C3N4/graphene电极材料的制备及光电氧化NO协同产氢的性能研究
4.1 引言
4.2 电极材料的制备
4.3 催化剂形貌结构表征
4.4 催化剂光学性质及能带结构
4.5 催化剂BET表征
4.6 光电催化氧化NO及协同产氢性能测试
4.7 本章小结
第5章 微波液相原位合成光催化剂/不锈钢基底电极材料
5.1 引言
5.2 电极材料的制备
5.2.1 不锈钢网前期预处理
5.2.2 微波液相表面原位生长光催化剂
5.2.3 电极材料合成过程示意图
5.3 电极材料预处理形貌结构表征
5.4 电极材料形貌表征
5.5 本章小结
第6章 微波气固相优化Pt/g-C3N4 用于提高光催化产氢性能的研究
6.1 引言
6.2 催化剂的制备
6.2.1 合成花球状g-C3N4
6.2.2 光沉积负载Pt纳米颗粒
6.2.3 微波气固相处理
6.3 催化剂的形貌结构表征
6.4 催化剂光催化性能测试
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
个人简介
攻读学位期间取得的成果
致谢
本文编号：3977623
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 能源和环境问题现状
1.1.2 能源和环境问题解决途径
1.1.3 纳米材料在能源和环境中的应用
1.2 半导体光催化和光电催化的基本原理
1.2.1 光催化的基本原理
1.2.2 光电催化的基本原理
1.3 光催化/光电催化研究现状及问题
1.3.1 光催化技术在产氢中的应用
1.3.2 光催化技术在去除NOx中的应用
1.3.3 光电氧化、还原技术的应用
1.3.4 光电催化反应的影响因素
1.3.5 存在问题及发展方向
1.4 微波合成纳米材料
1.4.1 微波水相合成
1.4.2 微波气固相合成
1.5 选题意义及研究内容
第2章 实验试剂与仪器
2.1 实验原料和设备
2.1.1 实验试剂
2.1.2 实验仪器与设备
2.2 材料结构性质的表征方法
2.2.1 X射线衍射谱(XRD)
2.2.2 X射线光电子能谱(XPS)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
2.2.5 氮气吸附-脱附等温线(BET)
2.2.6 荧光光谱(PL)
2.2.7 拉曼光谱(Raman)
2.2.8 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
2.2.9 光电化学测试
2.3 光电催化产氢性能测试
2.4 光电催化NO氧化性能测试
第3章 硫化镉纳米棒柔性光阳极材料的制备及光电催化产氢性能的研究
3.1 引言
3.2 电极材料的制备
3.3 催化剂的物相结构表征
3.4 催化剂光催化性能表征
3.5 本章小结
第4章 g-C3N4/graphene电极材料的制备及光电氧化NO协同产氢的性能研究
4.1 引言
4.2 电极材料的制备
4.3 催化剂形貌结构表征
4.4 催化剂光学性质及能带结构
4.5 催化剂BET表征
4.6 光电催化氧化NO及协同产氢性能测试
4.7 本章小结
第5章 微波液相原位合成光催化剂/不锈钢基底电极材料
5.1 引言
5.2 电极材料的制备
5.2.1 不锈钢网前期预处理
5.2.2 微波液相表面原位生长光催化剂
5.2.3 电极材料合成过程示意图
5.3 电极材料预处理形貌结构表征
5.4 电极材料形貌表征
5.5 本章小结
第6章 微波气固相优化Pt/g-C3N4 用于提高光催化产氢性能的研究
6.1 引言
6.2 催化剂的制备
6.2.1 合成花球状g-C3N4
6.2.3 微波气固相处理
6.3 催化剂的形貌结构表征
6.4 催化剂光催化性能测试
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
参考文献
个人简介
攻读学位期间取得的成果
致谢
本文编号：3977623
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