过渡金属硒化物基异质结构筑及光催化析氢增强机理研究

发布时间：2024-12-04 23:06

　　随着社会工业化不断加快和人口快速增长,环境污染与能源短缺已经成为当今人类可持续发展所面临的两大主要挑战。太阳能因其储量丰富、易获取、清洁且取之不尽等特点而受到广泛关注。半导体光催化技术可以将太阳能直接转化为可储存运输的化学能如氢气或甲醇等能量载体,也可将它作为动力驱动光催化氧化还原反应进而处理环境中难以降解的有机或无机污染物。过渡金属硒化物具有独特的电子能带结构、类过氧化氢酶特性、物理化学性质稳定且地球储量丰富等优势,使其成为一类极具发展前景的光催化材料。但单一半导体光催化剂由于光捕获能力弱、光生电荷分离效率低、表界面反应速率慢以及选择性差等因素严重制约了实际应用。因此,如何合理设计与开发新颖的硒化物光催化体系,精确调控材料的结构组成和微观形貌,优化表界面反应活性位点以实现光催化反应过程的高活性和高选择性,仍是目前光催化技术最核心的问题。本论文以过渡金属硒化物（FeSe₂和NiSe₂）、石墨相氮化碳（g-C₃N₄）和红磷（RP）为主要研究对象,通过形貌调控和异质结构建等策略成功构筑了二维-二维面内异质...

【文章页数】：146 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氢气的制备途径
        1.2.1 化石燃料制氢
        1.2.2 生物质制氢
        1.2.3 电解水制氢
        1.2.4 光催化制氢
    1.3 半导体光催化技术概述
        1.3.1 光催化反应基本原理
        1.3.2 光催化技术的主要影响因素
    1.4 半导体异质结界面接触类型以及电子转移方式
        1.4.1 异质结界面接触类型
        1.4.2 异质结界面电子转移方式
    1.5 几种常见光电催化材料介绍及性能研究进展
        1.5.1 石墨相氮化碳光催化剂介绍及性能研究进展
        1.5.2 红磷光催化剂介绍及性能研究进展
        1.5.3 过渡金属硒化物光电催化剂介绍及性能研究进展
    1.6 论文的选题思路、研究内容及创新点
第二章 过渡金属硒化物(MSe₂,M=Fe和 Ni)的制备及其光催化性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂与仪器
        2.2.2 FeSe₂纳米片的制备
        2.2.3 NiSe₂纳米颗粒的制备
        2.2.4 材料表征
        2.2.5 分解水产氢和稳定性研究
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 形貌和结构特性表征
        2.3.2 光响应和载流子传输性能
        2.3.3 光催化产氢性能及机理研究
    2.4 本章小结
第三章 FeS-FeSe₂ 二维-二维面内异质结的构建及其光催化性能研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂与仪器
        3.2.2 催化剂的制备
        3.2.3 材料表征
        3.2.4 分解水产氢和稳定性研究
        3.2.5 亚甲基蓝(MB)和Cr(Ⅵ)的去除性能测试
        3.2.6 活性物种检测
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 形貌和结构特性表征
        3.3.2 光催化活性表征
        3.3.3 复合样品的光催化增强机制分析
    3.4 本章小结
第四章 FeSe₂/g-C₃N₄ 二维/二维面面异质结的构建及其光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂与仪器
        4.2.2 催化剂的制备
        4.2.3 材料表征
        4.2.4 分解水产氢和稳定性研究
        4.2.5 亚甲基蓝(MB)和Cr(Ⅵ)的去除性能研究
        4.2.6 活性物种检测
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 形貌和结构特性表征
        4.3.2 光催化活性表征
        4.3.3 复合样品的光催化增强机制分析
    4.4 本章小结
第五章 NiSe₂/RP零维/三维点面异质结的构建及其光催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 实验试剂与仪器
        5.2.2 催化剂的制备
        5.2.3 材料表征
        5.2.4 分解水产氢和稳定性研究
        5.2.5 亚甲基蓝(MB)和Cr(Ⅵ)的去除性能研究
        5.2.6 活性物种检测
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 形貌和结构特性表征
        5.3.2 光催化活性测试
        5.3.3 复合样品的光催化增强机制分析
    5.4 本章小结
第六章 结论和展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间取得的研究成果
作者简介



本文编号：4014322