生物分级构造CdS/Au/TiO 2 Z型反应光解水体系制备与性能研究

发布时间：2021-10-31 11:03

　　日益枯竭的化石能源和以化石能源为基础的工业化造成的污染，使人类对清洁可再生能源要求越来越紧迫。作为清洁能源的代表，太阳能和氢能受到广泛的关注。太阳能取之不尽，用之不竭，而利用光催化半导体在太阳光辐照下光催化分解水制取氢气是实现由太阳能到氢能转化的有效途径之一。树叶的光合作用作为人工光合作用的蓝本，在反应机理上，通过叶绿体中的自然Z型光合作用反应机制实现对太阳能的吸收和转化。在结构上，纳米层状的类囊体堆栈、缘晶状的表皮细胞、栅栏组织、无规则海绵组织和多孔叶脉共同构成的树叶分级结构能高效捕获入射光线。宽带凤蝶的黑色蝶翅同样是通过蝶翅鳞片的周期性结构和色素成分的结合，实现对阳光的高效吸收利用。其反V型的脊及亚波长的纳米孔阵列对光波的散射漫反射作用能降低对光的反射。启迪于自然光合作用以及黑色蝶翅通过结构和组分的耦合作用高效利用太阳光，本文将人工Z型光合体系与生物分级结构相结合，构筑生物分级构造CdS/Au/TiO₂Z型反应光解水体系用于光催化分解水产氢。实验分别选取了树叶模板和黑色蝶翅模板合成生物分级结构CdS/Au/TiO₂Z型光解水体系，并比较了... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 自然光合作用和人工光合作用的 Z 型反应原理
    1.3 人工 Z 型光合作用体系
        1.3.1 含电子介体的 Z 型光解水体系
        1.3.2 无电子介体的 Z 型光解水体系
        1.3.3 影响 Z 型光催化性能的因素
    1.4 启迪于自然的结构优化
    1.5 选题的意义及研究内容
        1.5.1 选题意义及研究目的
        1.5.2 研究内容
    参考文献
第二章 树叶结构 CdS/Au/N-TiO_2制备与性能研究
    2.1 前言
    2.2 实验方法
        2.2.1 原始树叶的保存及形貌表征
        2.2.2 合成方法
        2.2.3 表征方法
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 原始晚樱树叶的形貌
        2.3.2 N-TiO_2的形貌表征
        2.3.3 CdS/Au/N-TiO_2的形貌与物相表征
        2.3.4 CdS/Au/N-TiO_2的性能表征
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 蝶翅结构 CdS/Au/TiO_2的制备与性能研究
    3.1 前言
    3.2 实验方法
        3.2.1 实验材料与制备
        3.2.2 表征方法
        3.2.3 FDTD 模拟计算
    3.3 主要结果与讨论
        3.3.1 原始蝶翅的选取
        3.3.2 原始宽带凤蝶蝶翅的表征
        3.3.3 物相分析
        3.3.4 蝶翅结构 TiO_2的形貌表征
        3.3.5 FDTD 模拟计算
        3.3.6 蝶翅结构 CdS/Au/WA-TiO_2的形貌及光解水性能表征
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 结论
附录
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3468014