氮化碳基光催化材料的制备及可见光分解水性能研究

发布时间：2025-03-18 06:36

　　自从1972年Honda和Fujishima有关光催化分解水的开创性工作被报道以来,人们一直致力于开发高效、可持续的工业级光催化剂。目前,光催化材料仍然受以下几个重要因素限制:太阳光的利用率、催化剂的稳定性和成本。石墨相氮化碳作为一种有机半导体材料,由于具有合适的能带结构、优异的物理化学性质以及廉价易得等优点,受到人们极大的关注。为进一步提高其光催化活性,迄今为止,人们采取了多种策略。例如:纳米结构设计以调控其表面和纹理结构,元素掺杂和共聚合调控其光电性质,和其他导体或半导体复合以促进光生电荷分离。基于此,本文中我们采取不同的方式分别合成了氮化碳多孔纳米片、多元素掺杂氮化碳和氮化碳基三元同质结等三类催化剂,并通过光解水实验考察它们的光催化活性。主要成果概括如下:1.多孔g-C₃N₄纳米片的合成及其光解水制氢性能研究。少层、多孔氮化碳纳米片通过在前驱体热聚合的过程中加入泡沫镍一步得到。所得到的多孔氮化碳纳米片由于结构上的优势表现出极高的光催化活性,其可见光条件下分解水产氢速率达到体相氮化碳的31倍。多孔氮化碳纳米片突出的光催化活性主要归因于极大的...

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 半导体光催化技术简介
        1.2.1 半导体光催化制氢原理
        1.2.2 半导体光催化制氢研究现状
    1.3 氮化碳研究现状
        1.3.1 氮化碳光催化剂的结构与性质
        1.3.2 氮化碳光材料的研究进展
    1.4 石墨相氮化碳光催化剂的改性研究
        1.4.1 形貌调控
        1.4.2 元素掺杂
        1.4.3 半导体复合
    1.5 本论文的选题依据与研究内容
        1.5.1 选题依据
        1.5.2 研究内容
第二章 多孔g-C₃N₄ 纳米片的一步绿色合成及其光解水制氢活性研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验原料与实验仪器
        2.2.2 多孔g-C₃N₄ 纳米片的制备
        2.2.3 光催化分解水制氢实验
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 泡沫镍辅助制备多孔g-C₃N₄ 纳米片的形貌分析
        2.3.2 多孔g-C₃N₄ 纳米片的结构分析
        2.3.3 多孔g-C₃N₄ 纳米片的光电性质分析
        2.3.4 多孔g-C₃N₄ 纳米片的光催化活性研究
        2.3.5 多孔g-C₃N₄ 纳米片的合成机理分析
    2.4 本章小结
第三章 多元素掺杂g-C₃N₄ 的合成及其光解水制氢活性研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验原料与实验仪器
        3.2.2 多元素掺杂g-C₃N₄ 的合成
        3.2.3 光催化分解水制氢实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 多元素掺杂g-C₃N₄ 的结构和形貌分析
        3.3.2 多元素掺杂g-C₃N₄ 的表面性质研究
        3.3.3 多元素掺杂g-C₃N₄ 的光电性质研究
        3.3.4 多元素掺杂g-C₃N₄ 的光催化活性研究和机理分析
    3.4 本章小结
第四章 g-C₃N₄ 基三元同质结的构筑及其光解水制氢活性研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验原料与实验仪器
        4.2.2 样品的制备
        4.2.3 光催化分解水制氢实验
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 样品的结构和形貌分析
        4.3.2 样品的光电性质研究
        4.3.3 样品的光催化活性研究和机理分析
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间的主要科研成果
附录



本文编号：4036155