面向太阳能燃料制备的纳米异质结材料的研究

发布时间：2023-05-13 01:22

　　随着能源危机和环境污染的日益突显,开发太阳能燃料以减少化石能源在能源结构中的比重受到越来越多的关注,而构建高效的催化反应系统和材料体系已经成为这一研究领域的中心课题。制备纳米异质结构是太阳能燃料得以更加广泛应用的必然要求和发展趋势,这是由于纳米异质结构能够集成各个组分的优势,通常可以获得优于单一组分的协同性质,因而设计、制备新颖独特的纳米异质结构有望为太阳能燃料的高效制备提供一种新的思路。本文采用构建纳米异质结构的方法合成了面向太阳能分解水产H₂和催化CO₂还原为CH₄这两种典型的具有重要基础与应用研究意义的太阳能燃料制备反应的催化材料。综合利用多种实验手段对合成的纳米异质结构催化材料和太阳能燃料制备反应过程进行了系统研究。针对光催化分解水产H-_--2的反应,本文首次报道了通过吡咯还原TiO₂纳米晶并原位包覆在TiO₂表面构建有机-无机纳米异质结构的方法,这为发展TiO₂光催化材料的改性方法以获得优异催化性能开辟了新的途径。这一种纳米...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 太阳能光化学转换的理论基础
    1.2 太阳能燃料制备的材料基础
        1.2.1 太阳能分解H_-2O制H2

        1.2.2 太阳能驱动还原CO₂制备碳氢化合物
    1.3 应用于太阳能燃料制备的纳米异质结构
        1.3.1 通过构建纳米异质结构改善材料光吸收性能
        1.3.2 通过构建纳米异质结构调控光生载流子传输
        1.3.3 通过构建纳米异质结构提高表面催化反应活性
    1.4 本文研究内容和意义
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验中用到的药品及仪器
    2.2 材料的表征方法
        2.2.1 物相与组成表征
        2.2.2 形貌与微区成分分析
        2.2.3 价键结构表征
        2.2.4 光物理性质评价
        2.2.5 比表面积与气体吸附分析
    2.3 材料的催化性能评价
        2.3.1 光催化分解水产H₂的性能测试
        2.3.2 密闭循环系统中催化光驱动CO₂还原的性能测试
        2.3.3 流式反应器中催化光驱动CO₂还原的性能测试
        2.3.4 光电性能测试
第3章 用于光催化产氢的PPy@TiO₂纳米异质结构
    3.1 引言
    3.2 纳米异质结构的制备
    3.3 材料表征
    3.4 PPy@TiO₂纳米异质结构的性能研究
        3.4.1 PPy@TiO₂的光催化制H₂性能研究
        3.4.2 PPy@TiO₂的光电性能研究
    3.5 本章小结
第4章 光致热催化CO₂还原的Ru@DL-LDHs纳米异质结构
    4.1 引言
    4.2 纳米异质结构的制备
        4.2.1 超薄水滑石纳米片的合成
        4.2.2 Ru负载的纳米异质结构催化材料的制备
    4.3 材料表征
    4.4 光致热催化CO₂加氢制CH₄的反应性能评价
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 全文总结
        5.1.1 主要结论
        5.1.2 创新点
    5.2 未来工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：3815013

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