面向氢能开发和环境净化的氮化碳基材料研究

发布时间：2024-06-29 01:25

　　能源短缺和环境污染已经成为制约社会发展的两个重要因素。大力开发与利用高效、可再生的清洁能源在各国政府部门引起了广泛关注。当前,基于太阳光为驱动力的光解水制氢和光降解有机污染物技术被国内外研究者们认为是解决上述问题最有前途的技术之一,因此备受瞩目。开发和制备高效、稳定、廉价的光催化剂是目前光催化技术最核心的问题。而以二氧化钛为代表的传统光催化材料,带隙宽,只能利用太阳光中的紫外光部分;量子产率低,光生电子和空穴易复合,严重制约了其广泛应用。石墨相氮化碳(g-C-₃N₄)以其原料来源广泛、制备工艺简单,合适的能带结构且化学稳定性好等优势而成为一种极具发展前景的光催化材料。然而,传统体相g-C-₃N₄存在比表面较小、光生载流子复合率高且可见光响应低等缺点,很大程度上限制了其发展和实际应用。本论文从光谱响应、光生载流子分离率、微观结构等策略出发,对g-C-₃N₄进行有策略有目的的改性,并对可能影响光催化材料活性和光谱响应的相关因素进行了探讨,从而获得一系列高活性的...

【文章页数】：150 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1电解水制氢装置图[66]

合肥工业大学博士学位论文4酸性水溶液中：阴极反应：2He2H2阳极反应：H2O21e2OH2-2而在中性或碱性溶液中的起始反应物是水，相应的析氢反应更难发生：阴极反应：OH2He2OH222阳极反应：OHO21e2OH222-电解水总反应：)g(O21)g(H)liq(OH222....

图1.2氢能系统中光催化制氢的示意图[67]

当一定波长的太阳光照射到半导体催化剂表面时，半导体价带的电子会发生跃迁，跃迁至导带，从而在半导体中就会形成电子-空穴对，跃迁至导带的电子可以与水中的氢离子结合，生成氢气。1972年，日本东京大学的两位教授首次报道了光催化制氢技术，从而奠基了利用太阳能直接分解水制氢的里程碑。自....

图1.3半导体材料光催化反应原理图

第一章绪论9过程所示，来自价带（VB）的光生电子（e-）迁移到导带（CB），空穴（h+）则留在价带（VB）；紧接着，光生电子（e-）和空穴（h+）会迁移到半导体催化剂表面；由于导带上的光生电子（e-）还原能力强可以作为还原剂（III过程），价带上的空穴（h+）氧化能力强可以作为氧....

图1.4块体g-C3N4在500oC热氧化蚀刻形成g-C3N4纳米片过程的示意图

Wang等[81]将粒径为12nm的硅溶胶小球作为硬模板剂，单氰胺为前驱体，制备出比表面积可控的介孔g-C3N4（mpg-C3N4）。mpg-C3N4的比表面积随着模板剂投加量的增加而增大，最高可到达373m2/g在可见光分解水制氢中mpg-C3N4的转换频率是g-C3N4的12....

本文编号：3996950