磷硫掺杂g-C 3 N 4 光催化剂的制备及其光催化活性研究

发布时间：2023-08-25 20:17

　　随着工业技术的发展,环境污染与能源短缺问题日趋严重。自光催化技术问世以来,由于其可以将太阳能转换为化学能而备受关注。在光催化技术中,其发展的核心为光催化剂材料的发展。近年来光催化剂材料的快速发展为光催化技术在能源领域内的应用提供了巨大的支持。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)是一种半导体聚合物光催化剂材料,其具有合适的能带结构(Eg=2.7 eV)、可见光响应能力、良好的热稳定性、制备方法简单以及成本低廉等一系列优点,被广泛应用于光催化领域。但是g-C₃N₄也存在着一些固有的缺陷限制着其在光催化领域内的发展,如比表面积较小、光生电子-空穴易复合以及可见光响应能力弱等缺点。基于以上分析,本文利用简单的掺入不同杂质原子的方法来改善g-C₃N₄光催化剂的光催化活性,如增大其比表面积,抑制其光生电子-空穴的复合以及增强可见光响应的能力等。具体的研究结果包括以下两个方面:(1)采用尿素与磷酸二氢钠为原料成功制备了具有空心多孔蠕虫状结构的g-C₃N

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的与意义
    1.2 光催化反应
        1.2.1 光催化反应的基本原理
        1.2.2 影响光催化反应活性的因素
    1.3 光催化剂的分类及研究现状
        1.3.1 金属氧化物光催化剂
        1.3.2 金属硫化物光催化剂
        1.3.3 氮化物及氮氧化物光催化剂
    1.4 G-C₃N₄光催化剂
        1.4.1 g-C₃N₄的结构和性质
        1.4.2 g-C₃N₄的合成制备
        1.4.3 g-C₃N₄的改性方法
        1.4.4 g-C₃N₄在光催化领域内的应用
    1.5 本文的研究内容
第2章 实验原料与表征方法
    2.1 实验试剂及仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 表征手段和测试方法
        2.2.1 X射线衍射(XRD)
        2.2.2 X射线光电子谱(XPS)
        2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
        2.2.4 透射电子显微镜(TEM)
        2.2.5 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
        2.2.6 紫外光电子能谱(UPS)
        2.2.7 荧光光谱和时间分辨荧光光谱
        2.2.8 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.2.9 孔径分布与比表面积(BET)测量
        2.2.10 电子顺磁共振波谱仪(EPR)
        2.2.11 光电化学性质测试
        2.2.12 光催化产氢性能测试
第3章 具有空心多孔蠕虫状结构的G-C₃N₄光催化剂产氢性能的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 g-C₃N₄的制备
        3.2.2 空心多孔蠕虫状结构的g-C₃N₄光催化剂的制备
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 结构与微观形貌分析
        3.3.2 光学及光电化学性能分析
        3.3.3 光催化分解水产氢性能分析
        3.3.4 光催化分解水产氢机理分析
    3.4 本章小结
第4章 硫掺杂对G-C₃N₄光催化剂材料的光催化产氢性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验药品
        4.2.2 硫掺杂g-C₃N₄光催化剂的制备
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 结构和微观形貌分析
        4.3.2 光学及光电化学性能分析
        4.3.3 光催化产氢性能分析
        4.3.4 光催化产氢机理分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3843245