有机小分子表面修饰铋基材料光催化性能及机理研究

发布时间：2021-07-24 14:11

　　伴随着全球经济的快速发展,能源短缺和环境污染问题日益突出,这两个问题逐渐成为世界经济的掣肘,制约着人类社会的进步与发展。为了实现世界经济可持续健康发展,各国都大力发展绿色环保技术。1972年,日本科学家Fujishima首次发现纳米二氧化钛在光照条件下可以实现分解水制备清洁能源氢气,随后,在接下来的儿十年间,光催化技术就凭借其绿色环保,直接利用太阳光等优势,迅速成为各国科学家研究的热点。然而,半导体光催化技术的发展一直受到光响应范围窄和量子产率低两个因素的制约,使其无法实现工业化应用。因此,为了解决这两个问题,研究者们做出了许多尝试。一方面,许多新型的高效光催化剂相继问世,在这之中,铋基半导体凭借其独特的结构特点以及优异的光催化性能,得到了各国研究者的广泛关注和研究。另一方面,科学家们探索出一系列策略对已有的半导体材料进行改性,以实现光催化剂性能的最大化。其中,利用有机小分子对无机半导体进行表面修饰是捉高半导体光催化活性的有效手段之一。首先,有机小分子对半导体的修饰发生在分子水平上,有机小分子可以均匀分散在材料表面,提高接触面积;其次,有机小分子与无机半导体通过化学键相连,有利于光生电... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－丨半导体光催化反应过程机理图??

?第１章绪论???（ＯＨ。生成氢氧自由基（?ＯＨ），这个过程为图１－１中的ｓｔｅｐ?３〇??１．２．２半导体光催化的应用??光催化技术从产生至今，经过儿十年发展，目前已经在降解有机水体污染物，??光裂解水产氢产氧，二氧化碳还原，选择性转化，还原重金属离子以及空气净化??等诸多领域有广泛的应用。??（１）降解有机水体污染物??８〇年代以来，国内经济飞速发展，但同时由于环保意识淡薄，带来了严重??的水体污染与破坏。大量的重金属废水，印染废水，抗生素废水不仅被排入河流，??湖泊，大海等地表水域，而且还渗入到了地下，污染了地下水。目前，人们主要??通过物理吸附方法，化学沉淀方法来处理，但是，这些处理方法不仅不能彻底分??解水体屮的污染物，还带来了二次污染，对环境保护造成了更大的压力。此外，??处理成本高，程序复杂也是传统处理方法的又一弊端。??具苻绿色技术之称的半导体光催化技术，能够产生氧化性或还原性极强的电??子、空穴、氢氧自由基以及超氧自由基，这些活性氧物种有助于将有机污染物分??解为对环境无害的二氧化碳和水，这样便可以在杜绝二次污染的同时打效地处理??水体有机污染物，从而实现污染水资源的净化。??Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ?ＯｘＷｓｔｗｎ??Ｖ?＾??｜?知此；?Ｄｙｅ４?Ｏｅｇｒａｄａｔｔｏｎ??（Ｒ＜ｒｉｕｃ—?＾＾ＳＤｙｅ＊?、？??ｆ?，幸??Ｐｏｌｌｕｔａｎｔ？＾?Ｖ?１?ｖ，ｓ，ｂｔｅ??ｏ７＾?ｌ?ｊＤＶｅ??图１－２光催化降解水体有机污染物的示意图［２６１??由图卜２可知，当光照射到半导体材料后，会被激发生成电子和空穴。这种??强还原性和强氧化性的电子和空穴或直接与有机污染物反应，或

作为一种不可再生资源，化石能源??随着全球经济发展已经被过度开发，全球各国均面临着严重的资源短缺问题，寻??求一种可再生替代能源己经成为国内外的共识。在这种背景下，氢能凭借其清洁??无污染热值高的优点，逐步进入大众的视野。如今，研究者大多是以电解水的方??式制取氢气，但是，大部分的电能还是来源于化石能源的燃烧，所以电解水制备??氢气并不是最为理想的方式。为了更加环保并且持续的制取氢气，必须以一种更??加绿色的方式来制取氢气，鉴于此，利用太阳能来制取氢气成为科学家们的不二??选择。如图１－３所示。??Ｖ／ＮＨＥ?Ｖａｃｕｕｍ??Ｚ￣??——￣￣￣＾??ｅｌｅｃｔｒｏｎ?＾?＾?＿??Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｂａｎｄ?＆一一???？Ｌ－ｎ？．ｘ?ｈ２??／／Ｋ?＼?ｏ?－?＾?４５??——?ｌｉｇｈｔ?＼?１．２３?ｗ??Ｂｕｎｄ?ｇａｐ?Ｉ?＂?１??；＋３??１?Ｖａｋｎｃｅｂａｎｄ?■??。２??Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ??图１－３光催化分解水制取氢气及氧气原理图【３３］??１９７２年，Ａ．?Ｆｕｊｉｓｈｉｍａ课题组选用Ｔｉ０２作为光电化学反应的电极，来分解??水制取氢气和氧气。制取方程式如下所示：??Ｈ２０——Ｉ／２Ｏ２＋Ｈ２；?ＡＧ＝＋２３７?ＫＪ／ｍｏｌ??４??

【参考文献】：
博士论文
[1]新型复合氧化物纳米结构的制备及其在可见光催化和吸附中的应用[D]. 段芳.江南大学 2011



本文编号：3300805