氟化物基上转换材料/硫（氧）化物异质结的构建及光催化性能研究

发布时间：2021-02-16 17:58

　　近年来,半导体光催化技术在治理环境污染和制备新能源方面的应用成为科研学者们的研究热点。但是,由于半导体自身特定带隙的限制（如金属硫/氧化物）,太阳光中近50%的近红外光还未能被半导体直接吸收利用。而上转换发光材料却可以直接利用近红外光,并将其转化为紫外或可见光,供半导体吸收利用。为了提高半导体对太阳能的利用率和光催化效率,将上转换发光材料与半导体相复合是一种有前景的改性方法。NaYF₄:Yb,Er作为一种有效的上转换材料,因发光效率高和化学稳定性好等特点受到了广泛关注。本论文选取金属硫/氧化物中的典型半导体ZnS、ZnIn₂S₄和WO₃为研究对象,采用NaYF₄:Yb,Er材料作为能量转换载体来提高光生载流子分离和迁移效率以及对太阳光的利用率,进而增强材料的光催化活性。本论文的主要研究内容如下:1.通过简单水热法将NaYF₄:Yb,Er材料与ZnS复合,最终得到了不同质量比（10%,20%,30%和40%）的YF₃:Yb,Er/ZnS... 

【文章来源】：江西理工大学江西省

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

半导体的光催化机理图

第一章绪论5图1.2MoS2-NaYF4:Yb3+/Er3+样品在NIR光照射下的反应机理图[35]Tang等[36]制备了具有核壳结构的NaYF4:Yb,Tm@TiO2光催化剂，反应机理如图1.3所示。催化剂的外壳为锐钛矿型TiO2纳米晶，内核为NaYF4:Yb,Tm纳米颗粒。在光催化过程中，NaYF4:Yb,Tm和TiO2之间的能量传递极大地影响了光催化性能。同样地，在980nm光激发下，基态的Yb3+首先会吸收能量，跃迁到激发态，再将能量转移给Tm3+，使之跃迁到具有更高能量的激发态。锐钛矿型TiO2被高能量的Tm3+发射的光谱激发，在CB上产生e-，VB上保留h+。然后这些电子-空穴对会迁移到催化剂表面来参与反应。反应中产生不同的自由基可以矿化有机染料。同时，Tang等也通过一系列实验证明近红外照射下有机污染物的降解主要是由光催化反应中产生的活性物种的氧化引起的，而不是近红外辐射产生的热能引起。图1.3(a)980nm光激发下上转换发光过程图；(b)NaYF4:Yb,Tm@TiO2的光催化反应机理图[36]1.3.3上转换/半导体异质结材料的应用研究进展目前，对于Ln3+掺杂的氟化物基UC材料，研究比较多的就是NaYF4:Yb,Er/Tm材料[35-38]。将其与一些半导体构建成异质结可以应用于光降解有机污染物、还原重金属离

第一章绪论5图1.2MoS2-NaYF4:Yb3+/Er3+样品在NIR光照射下的反应机理图[35]Tang等[36]制备了具有核壳结构的NaYF4:Yb,Tm@TiO2光催化剂，反应机理如图1.3所示。催化剂的外壳为锐钛矿型TiO2纳米晶，内核为NaYF4:Yb,Tm纳米颗粒。在光催化过程中，NaYF4:Yb,Tm和TiO2之间的能量传递极大地影响了光催化性能。同样地，在980nm光激发下，基态的Yb3+首先会吸收能量，跃迁到激发态，再将能量转移给Tm3+，使之跃迁到具有更高能量的激发态。锐钛矿型TiO2被高能量的Tm3+发射的光谱激发，在CB上产生e-，VB上保留h+。然后这些电子-空穴对会迁移到催化剂表面来参与反应。反应中产生不同的自由基可以矿化有机染料。同时，Tang等也通过一系列实验证明近红外照射下有机污染物的降解主要是由光催化反应中产生的活性物种的氧化引起的，而不是近红外辐射产生的热能引起。图1.3(a)980nm光激发下上转换发光过程图；(b)NaYF4:Yb,Tm@TiO2的光催化反应机理图[36]1.3.3上转换/半导体异质结材料的应用研究进展目前，对于Ln3+掺杂的氟化物基UC材料，研究比较多的就是NaYF4:Yb,Er/Tm材料[35-38]。将其与一些半导体构建成异质结可以应用于光降解有机污染物、还原重金属离

【参考文献】：
期刊论文
[1]上转换发光材料基质的选择[J]. 臧国凤.  化工设计通讯. 2016(07)
[2]可见光下上转换发光材料掺杂纳米TiO2的光催化活性研究[J]. 许凤秀,冯光建,刘素文,修志亮,俞娇仙.  硅酸盐通报. 2008(06)



本文编号：3036727