MIL-125(Ti)/Metal/g-C 3 N 4 复合半导体材料的制备及其光催化CO 2 转化的研究

发布时间：2023-09-17 15:18

　　由于化石燃料的大量消耗造成了每年都有数十亿吨的二氧化碳(CO₂)排放到大气中,导致了严重的温室效应问题。CO₂作为空气组分之一的温室气体,化学性质不活泼、热稳定性很高、且不能燃烧,如何降低其在空气中的相对浓度,减少碳排放,不少世界组织和国家纷纷出台应对气候变化的政策,对CO₂的捕集和利用也因此成为研究者关注的热点。而利用太阳能将CO₂催化转化为高附加值的化学物质,不仅可以缓解温室效应,还可以实现CO₂资源的有效综合利用。目前,CO₂催化转化相关研究多集中在C1产物(CO和CH₄等),本课题拟利用光响应能力优良的g-C₃N₄和MIL-125(Ti)材料通过金属改性的方法分别引入具有宽带隙(3.3e V)的氧化锌(ZnO)半导体材料以及在限域空间内引入氧化铜(CuO)量子点,设计并制备相应的催化剂,在模拟太阳光条件下,以H₂O为还原剂开展CO₂转化为C...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 光催化技术
        1.2.1 光催化技术的应用
            1.2.1.1 光催化分解水产氢
            1.2.1.2 光降解污染物
            1.2.1.3 光催化还原CO2

        1.2.2 光催化CO₂和H₂O还原机理
    1.3 MOFs材料在催化领域中的研究进展
        1.3.1 MIL-125(Ti)材料的改性及其在催化领域的应用
        1.3.2 MIL-125(Ti)衍生物的制备及其在催化领域的应用
    1.4 g-C₃N₄材料在催化领域中的研究进展
    1.5 课题研究意义及内容
        1.5.1 课题研究意义
        1.5.2 课题研究内容
第二章 TiO₂/ZnO/g-C₃N₄催化剂的制备及其CO₂转化的研究
    2.1 实验药品和仪器
        2.1.1 实验药品及规格
        2.1.2 实验仪器和型号
    2.2 实验方法
        2.2.1 MIL-125(Ti)的制备方法
        2.2.2 TiO₂/g-C₃N₄的制备方法
        2.2.3 TiO₂/ZnO/g-C₃N₄的制备方法
    2.3 催化剂的表征方法
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 表面元素分析(TEM-EDX Mapping)
        2.3.5 紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)
        2.3.6 光致发光光谱(PL)
        2.3.7 低温N₂物理吸附脱附
        2.3.8 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)
        2.3.9 X射线光电子能谱(XPS)
        2.3.10 光催化CO₂和H₂O反应
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)
        2.4.3 表面元素分析(TEM-EDX Mapping)
        2.4.4 紫外可见吸收光谱(UV-Vis)
        2.4.5 荧光光谱(PL)
        2.4.6 低温N₂物理吸附脱附
        2.4.7 傅里叶红外光谱(FT-IR)
        2.4.8 X 射线光电子能谱(XPS)
        2.4.9 光催化CO₂和H₂O反应
        2.4.10 光催化CO₂和H₂O反应机理
    2.5 本章小结
第三章 g-C₃N₄/CuO@MIL-125(Ti)催化剂的制备及其CO₂转化的研究
    3.1 实验药品和仪器
        3.1.1 实验药品及规格
        3.1.2 实验仪器和型号
    3.2 实验方法
        3.2.1 MIL-125(Ti)的制备
        3.2.2 质子化g-C₃N₄的制备方法
        3.2.3 不同比例的CuO@ MIL-125(Ti)的制备
        3.2.4 不同比例的g-C₃N₄/CuO@ MIL-125(Ti)的制备方法
    3.3 催化剂的表征方法
        3.3.1 ¹³C标记同位素实验
        3.3.2 电化学表征测试
        3.3.3 原位红外光谱(DRIFTS)
        3.3.4 时间分辨光致发光光谱(TRPL)
    3.4 结果与讨论
        3.4.1 X射线衍射分析(XRD)
        3.4.2 傅里叶红外光谱(FT-IR)
        3.4.3 扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)
        3.4.4 表面元素分析(TEM-EDX Mapping)
        3.4.5 紫外可见吸收光谱(UV-vis)
        3.4.6 荧光光谱(PL)
        3.4.7 低温N₂物理吸附脱附
        3.4.8 时间分辨光致发光光谱(TRPL)
        3.4.9 X射线光电子能谱(XPS)
        3.4.10 电化学表征测试
        3.4.11 原位红外光谱(DRIFTS)
        3.4.12 光催化CO₂和H₂O反应
        3.4.13 ¹³C标记同位素实验
        3.4.14 光催化CO₂和H₂O反应机理
    3.5 本章小结
第四章 结论与建议
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：3847686

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