g-C 3 N 4 /TiO 2 光催化剂制备、理论计算及其在碎石磨耗层中的应用研究
发布时间：2023-03-22 22:30
光催化去除氮氧化物(NOx)是一种具有广阔前景的污染治理方法,近年来已受到该领域的广泛关注。纳米二氧化钛(Ti O2)由于其廉价易得、性能稳定、反应条件温和、无二次污染等优点,至今仍是最具代表性的光催化剂之一。然而,Ti O2较大的禁带宽度、高载流子复合率和低还原能力限制了其应用。与半导体复合形成异质结结构是改善Ti O2光催化剂活性的有效方式,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)具有较窄的禁带宽度和较高的还原能力,是与纳米Ti O2复合制备g-C3N4/Ti O2光催化剂的常用半导体。目前在g-C3N4/Ti O2复合材料的制备方向已开展部分研究工作,但是关于其理论计算及应用研究鲜有报道,尤其对材料的几何结构、电子性质和光催化活性三者之间相互关系较为模糊。基于上述因素,本文选择g-C3N4
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 光催化基本原理
1.3 国内外研究现状分析
1.3.1 g-C3N4复合改性TiO2研究现状
1.3.2 光催化剂第一性原理计算
1.3.3 光催化材料在道路工程中的应用
1.4 主要研究内容和技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 实验材料、装置及方法
2.1 实验材料及装置
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验装置
2.2 材料表征方法介绍
2.2.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.2.2 X射线衍射(XRD)
2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
2.2.5 光致发光光谱(PL)
2.3 光催化降解性能评价
2.3.1 气相光催化降解反应装置
2.3.2 光催化降解NO测试方法
2.4 第一性原理及CASTEP软件
2.4.1 密度泛函理论
2.4.2 赝势平面波方法
2.4.3 CASTEP软件包
第三章 g-C3N4/TiO2复合材料制备及光降解NO性能研究
3.1 g-C3N4/TiO2复合材料制备
3.2 制备工艺对光催化活性的影响
3.2.1 质量配比对光催化活性的影响
3.2.2 煅烧温度对光催化活性的影响
3.2.3 煅烧时间对光催化活性的影响
3.3 材料表征分析
3.3.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析
3.3.2 X射线衍射能谱(XRD)分析
3.3.3 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.3.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
3.3.5 光致发光光谱(PL)分析
3.4 g-C3N4/TiO2复合材料光催化降解机理讨论
3.5 本章小结
第四章 g-C3N4/TiO2复合光催化剂第一性原理计算
4.1 体相TiO2和g-C3N4模型构建及收敛性测试
4.1.1 晶体模型构建
4.1.2 计算方法及参数收敛性测试
4.2 g-C3N4(001)/TiO2(001)异质结界面模型构建
4.2.1 表面模型构建
4.2.2 异质结界面模型构建
4.3 g-C3N4(001)/TiO2(001)界面性质及电子性能计算
4.3.1 异质结界面稳定性及晶格变化
4.3.2 能带结构
4.3.3 电子态密度
4.3.4 差分电荷密度
4.3.5 g-C3N4(001)/TiO2(001)纳米异质结的光催化增强机制
4.4 本章小结
第五章 g-C3N4/TiO2复合材料在碎石磨耗层中的应用研究
5.1 粘结剂和集料的主要技术指标
5.2 粘结剂和集料用量确定
5.2.1 Mcleod计算方法
5.2.2 试验所用的乳化沥青和碎石撒布量计算
5.3 光催化型碎石封层试件成型
5.3.1 g-C3N4/TiO2光催化剂的添加方式
5.3.2 不同添加方式的NO降解效率评价
5.3.3 g-C3N4/TiO2光催化材料的最佳用量确定
5.3.4 g-C3N4/TiO2材料对碎石磨耗层集料脱落率的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果
本文编号：3767712
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 光催化基本原理
1.3 国内外研究现状分析
1.3.1 g-C3N4复合改性TiO2研究现状
1.3.2 光催化剂第一性原理计算
1.3.3 光催化材料在道路工程中的应用
1.4 主要研究内容和技术路线
1.4.1 主要研究内容
1.4.2 技术路线
第二章 实验材料、装置及方法
2.1 实验材料及装置
2.1.1 实验材料
2.1.2 实验装置
2.2 材料表征方法介绍
2.2.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)
2.2.2 X射线衍射(XRD)
2.2.3 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
2.2.5 光致发光光谱(PL)
2.3 光催化降解性能评价
2.3.1 气相光催化降解反应装置
2.3.2 光催化降解NO测试方法
2.4 第一性原理及CASTEP软件
2.4.1 密度泛函理论
2.4.2 赝势平面波方法
2.4.3 CASTEP软件包
第三章 g-C3N4/TiO2复合材料制备及光降解NO性能研究
3.1 g-C3N4/TiO2复合材料制备
3.2 制备工艺对光催化活性的影响
3.2.1 质量配比对光催化活性的影响
3.2.2 煅烧温度对光催化活性的影响
3.2.3 煅烧时间对光催化活性的影响
3.3 材料表征分析
3.3.1 傅里叶红外光谱(FT-IR)分析
3.3.2 X射线衍射能谱(XRD)分析
3.3.3 扫描电子显微镜(SEM)分析
3.3.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)分析
3.3.5 光致发光光谱(PL)分析
3.4 g-C3N4/TiO2复合材料光催化降解机理讨论
3.5 本章小结
第四章 g-C3N4/TiO2复合光催化剂第一性原理计算
4.1 体相TiO2和g-C3N4模型构建及收敛性测试
4.1.1 晶体模型构建
4.1.2 计算方法及参数收敛性测试
4.2 g-C3N4(001)/TiO2(001)异质结界面模型构建
4.2.1 表面模型构建
4.2.2 异质结界面模型构建
4.3 g-C3N4(001)/TiO2(001)界面性质及电子性能计算
4.3.1 异质结界面稳定性及晶格变化
4.3.2 能带结构
4.3.3 电子态密度
4.3.4 差分电荷密度
4.3.5 g-C3N4(001)/TiO2(001)纳米异质结的光催化增强机制
4.4 本章小结
第五章 g-C3N4/TiO2复合材料在碎石磨耗层中的应用研究
5.1 粘结剂和集料的主要技术指标
5.2 粘结剂和集料用量确定
5.2.1 Mcleod计算方法
5.2.2 试验所用的乳化沥青和碎石撒布量计算
5.3 光催化型碎石封层试件成型
5.3.1 g-C3N4/TiO2光催化剂的添加方式
5.3.2 不同添加方式的NO降解效率评价
5.3.3 g-C3N4/TiO2光催化材料的最佳用量确定
5.3.4 g-C3N4/TiO2材料对碎石磨耗层集料脱落率的影响
5.4 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 主要结论
6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果
本文编号：3767712
本文链接：https://www.wllwen.com/wenshubaike/qiuzhijiqiao/3767712.html
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