全固态Z-scheme光催化剂的设计制备及其光催化还原CO 2 性能
发布时间：2023-12-23 16:44
当前工业的快速发展和人口的迅速增长引发了严重的能源短缺和环境危机。光催化技术因不仅可直接将太阳能转化为绿色清洁的可持续能源,并且还可以在阳光照射下分解有机污染物而受到广泛关注。然而,上述应用要求光催化剂具有吸收范围宽、长期稳定性好、电荷分离效率高、氧化还原能力强等特点。不幸的是,单组分光催化剂往往很难同时满足所有这些要求。构建人工多相Z-scheme光催化体系模拟自然光合作用过程,克服了单组分光催化剂的缺点,满足了上述要求,在解决现代工业发展所面临的能源和环境危机方面具有巨大的潜力。TiO2由于其良好的能带位置,能够满足了大多数光催化反应所需的氧化还原电势,但禁带宽度较大只能吸收紫外光;而WO3由于禁带宽度较窄具有较正的价带位置易于发生氧化反应,但不能满足CO2还原的电位。因此单一半导体光催化剂很难同时满足宽的可吸收光谱范围、强的氧化还原能力及光生载流子高效分离等优势。三维有序大孔材料作为一种光子晶体材料已经被广泛的开发,将传统半导体材料制备成光子晶体可以有效提高其对光利用效率。所以,为利用这些廉价的、含量丰富的半导体材...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 光催化反应基本原理
1.3 异质结结构光催化剂
1.3.1 type-Ⅱ异质结
1.3.2 p-n型异质结
1.3.3 表面异质结
1.4 Z-scheme光催化系统
1.4.1 间接型(PS-C-PS)Z-scheme体系
1.4.2 直接型Z-scheme(PS-PS)体系
1.5 文献小结和本论文要开展的工作
第2章 实验方案
2.1 催化剂制备与表征
2.1.1 所用仪器与化学试剂
2.1.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球制备
2.1.3 PMMA微球模板组装
2.1.4 三维有序大孔氧化钨和碳膜包覆的二氧化钛的制备
2.1.5 贵金属纳米颗粒担载
2.1.6 原位生长g-C3N4
2.2 实验中涉及的表征方法以及所使用仪器设备
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
2.2.5 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)
2.2.6 电感耦合等离子体发射光谱分析(ICP-AES)
2.2.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.2.8 荧光发光光谱(PL)
2.2.9 光电化学测试(PEC)
2.2.10 二氧化碳程序升温脱附(CO2-TPD)
2.2.11 原位漫反射傅里叶变换红外光谱光(DRIFT)
2.3 泛密度函数理论模拟计算
2.4 可见光驱动CO2还原活性测试
第3章 全固态间接型Z-scheme g-C3N4/Pt/3DOM-(TiO2@Carbon)催化剂及其光催化还原CO2性能的研究
3.1 引言
3.2 催化剂制备方法
3.2.1 3DOM-TiO2@C载体的合成
3.2.2 Pt/3DOM-TiO2@C催化剂的合成
3.2.3 g-C3N4/Pt/3DOM-TiO2@C催化剂的合成
3.3 催化剂表征结果与讨论
3.3.1 3DOM-CNPTC合成过程及结构示意图
3.3.2 3DOM-CNPTC催化剂的SEM、EELs和TEM表征
3.3.3 3DOM-CNPTC催化剂的XRD表征
3.3.4 3DOM-CNPTC催化剂的Raman表征
3.3.5 3DOM-CNPTC催化剂的FT-IR表征
3.3.6 3DOM-CNPTC催化剂的XPS表征
3.3.7 3DOM-CNPTC催化剂的UV-visDRS表征
3.3.8 3DOM-CNPTC催化剂的PL表征
3.3.9 3DOM-CNPTC催化剂的EIS表征
3.3.10 3DOM-CNPTC催化剂的瞬态光电流表征
3.3.11 3DOM-CNPTC催化剂的LSV表征
3.3.12 3DOM-CNPTC催化剂的In-situ DFIFTS表征
3.3.13 3DOM-CNPTC催化剂的CO2-TPD表征
3.3.14 3DOM-CNPTC催化剂的DFT计算
3.4 可见光驱动CO2还原光催化性能
3.4.1 光催化还原CO2反应性能评价方法
3.4.2 光催化还原CO2反应性能结果
3.4.3 3DOM-CNPTC光催化剂的稳定性测试
3.4.4 3DOM-CNPTC光催化反应机理
3.5 本章小结
第4章 全固态直接型Z-schemeg-C3N4/3DOM-WO3光催化还原CO2性能的研究
4.1 引言
4.2 催化剂制备方法
4.2.1 3DOM-WO3载体的合成
4.2.2 g-C3N4/3DOM-WO3的合成
4.3 催化剂表征结果与讨论
4.3.1 g-C3N4/3DOM-WO3的SEM表征
4.3.2 g-C3N4/3DOM-WO3的SEM表征
4.3.3 g-C3N4/3DOM-WO3的XRD表征
4.3.4 g-C3N4/3DOM-WO3的FT-IR表征
4.3.5 g-C3N4/3DOM-WO3的UV-visDRS和PL表征
4.4 可见光驱动CO2还原光催化性能
4.4.1 光催化还原CO2反应性能评价方法
4.4.2 光催化还原CO2反应性能结果
4.4.3 3DOM-CNPTC光催化剂的稳定性测试
4.4.4 3DOM-CNPTC光催化反应机理
4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3874101
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
引言
第1章 文献综述
1.1 引言
1.2 光催化反应基本原理
1.3 异质结结构光催化剂
1.3.1 type-Ⅱ异质结
1.3.2 p-n型异质结
1.3.3 表面异质结
1.4 Z-scheme光催化系统
1.4.1 间接型(PS-C-PS)Z-scheme体系
1.4.2 直接型Z-scheme(PS-PS)体系
1.5 文献小结和本论文要开展的工作
第2章 实验方案
2.1 催化剂制备与表征
2.1.1 所用仪器与化学试剂
2.1.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球制备
2.1.3 PMMA微球模板组装
2.1.4 三维有序大孔氧化钨和碳膜包覆的二氧化钛的制备
2.1.5 贵金属纳米颗粒担载
2.1.6 原位生长g-C3N4
2.2.1 X射线衍射分析
2.2.2 扫描电子显微镜(SEM)
2.2.3 透射电子显微镜(TEM)
2.2.4 紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)
2.2.5 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)
2.2.6 电感耦合等离子体发射光谱分析(ICP-AES)
2.2.7 X射线光电子能谱分析(XPS)
2.2.8 荧光发光光谱(PL)
2.2.9 光电化学测试(PEC)
2.2.10 二氧化碳程序升温脱附(CO2-TPD)
2.2.11 原位漫反射傅里叶变换红外光谱光(DRIFT)
2.3 泛密度函数理论模拟计算
2.4 可见光驱动CO2还原活性测试
第3章 全固态间接型Z-scheme g-C3N4/Pt/3DOM-(TiO2@Carbon)催化剂及其光催化还原CO2性能的研究
3.1 引言
3.2 催化剂制备方法
3.2.1 3DOM-TiO2@C载体的合成
3.2.2 Pt/3DOM-TiO2@C催化剂的合成
3.2.3 g-C3N4/Pt/3DOM-TiO2@C催化剂的合成
3.3 催化剂表征结果与讨论
3.3.1 3DOM-CNPTC合成过程及结构示意图
3.3.2 3DOM-CNPTC催化剂的SEM、EELs和TEM表征
3.3.3 3DOM-CNPTC催化剂的XRD表征
3.3.4 3DOM-CNPTC催化剂的Raman表征
3.3.5 3DOM-CNPTC催化剂的FT-IR表征
3.3.6 3DOM-CNPTC催化剂的XPS表征
3.3.7 3DOM-CNPTC催化剂的UV-visDRS表征
3.3.8 3DOM-CNPTC催化剂的PL表征
3.3.9 3DOM-CNPTC催化剂的EIS表征
3.3.10 3DOM-CNPTC催化剂的瞬态光电流表征
3.3.11 3DOM-CNPTC催化剂的LSV表征
3.3.12 3DOM-CNPTC催化剂的In-situ DFIFTS表征
3.3.13 3DOM-CNPTC催化剂的CO2-TPD表征
3.3.14 3DOM-CNPTC催化剂的DFT计算
3.4 可见光驱动CO2还原光催化性能
3.4.1 光催化还原CO2反应性能评价方法
3.4.2 光催化还原CO2反应性能结果
3.4.3 3DOM-CNPTC光催化剂的稳定性测试
3.4.4 3DOM-CNPTC光催化反应机理
3.5 本章小结
第4章 全固态直接型Z-schemeg-C3N4/3DOM-WO3光催化还原CO2性能的研究
4.1 引言
4.2 催化剂制备方法
4.2.1 3DOM-WO3载体的合成
4.2.2 g-C3N4/3DOM-WO3的合成
4.3 催化剂表征结果与讨论
4.3.1 g-C3N4/3DOM-WO3的SEM表征
4.3.2 g-C3N4/3DOM-WO3的SEM表征
4.3.3 g-C3N4/3DOM-WO3的XRD表征
4.3.4 g-C3N4/3DOM-WO3的FT-IR表征
4.3.5 g-C3N4/3DOM-WO3的UV-visDRS和PL表征
4.4 可见光驱动CO2还原光催化性能
4.4.1 光催化还原CO2反应性能评价方法
4.4.2 光催化还原CO2反应性能结果
4.4.3 3DOM-CNPTC光催化剂的稳定性测试
4.4.4 3DOM-CNPTC光催化反应机理
4.5 本章小结
第5章 结论
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
本文编号：3874101
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