碳纳米管基复合光催化剂的调控及光氧化和析氢性能研究

发布时间：2024-03-25 23:28

　　环境污染和能源危机是全球面临的两个不可忽视的问题,寻找绿色无污染及可持续利用的新能源是解决两大问题的可靠途径。半导体光催化技术可以利用清洁的太阳光进行污染物降解和分解水制氢,具有高效、绿色、无毒等优点,在解决这两大问题方面展现出巨大的潜力。但是,大多数光催化剂存在着太阳光利用率低和量子效率低等缺点,因此开发高效稳定的半导体光催化剂是推进该技术的关键。包括碳纳米管在内的碳纳米材料具有优异的光学、电学和力学性能,在诸多领域有着重要应用。本文构建了碳纳米管基复合光催化剂体系,旨在提升光催化剂的活性,促进其在污染物治理和新能源H₂析出中的应用。本文对多壁碳纳米管(CNT)进行处理后,分别与半导体氮化碳纳米带(CNN)和碘氧化铋(BiOI)复合,进行了相关表征和光催化性能实验,并探究了反应机理,主要研究结果如下。采用溶剂热和超声法相结合的方法,制备了羟基化多壁碳纳米管(HCNT)修饰的CNN复合光催化剂(HCNT/CNN),实现了对盐酸四环素(TC)的高效稳定降解和H₂的析出。表征分析表明,HCNT/CNN复合光催化剂具有光吸收范围宽、光致发光强度低、...

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 光催化技术
        1.2.1 光催化的基本原理
        1.2.2 光催化的应用领域
    1.3 碳纳米材料
        1.3.1 石墨烯
        1.3.2 碳量子点
        1.3.3 碳纳米管
        1.3.4 其他碳纳米材料
    1.4 基于碳纳米管的复合光催化剂体系
        1.4.1 碳纳米管/氮化碳复合光催化剂
        1.4.2 碳纳米管/卤氧化铋复合光催化剂
        1.4.3 碳纳米管/其他半导体复合光催化剂
    1.5 研究目标和内容
        1.5.1 研究目标
        1.5.2 研究内容
第二章 实验部分
    2.1 实验试剂和仪器
        2.1.1 实验试剂与材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 催化剂的表征方法
        2.2.1 形貌表征
        2.2.2 结构表征
        2.2.3 价态表征
        2.2.4 光学及能带结构表征
        2.2.5 电荷分离表征
    2.3 催化剂的性能测试方法
        2.3.1 光催化降解实验
        2.3.2 光催化析氢实验
        2.3.3 光催化析氧实验
第三章 羟基化碳纳米管/氮化碳纳米带复合光催化剂增强光氧化、析氢效率的研究
    3.1 引言
    3.2 催化剂的制备
        3.2.1 纯g-C₃N₄的制备
        3.2.2 CNN的制备
        3.2.3 复合光催化剂的制备
    3.3 催化剂的表征分析
        3.3.1 形貌分析
        3.3.2 结构分析
        3.3.3 价态分析
        3.3.4 光学及能带结构分析
        3.3.5 电荷分离分析
    3.4 催化剂的光催化性能评价
        3.4.1 光催化降解模拟废水性能测试
        3.4.2 光催化析氢性能测试
    3.5 催化剂催化反应机理研究
        3.5.1 自由基捕获实验
        3.5.2 光催化反应机理
    3.6 本章小结
第四章 功能化碳纳米管/碘氧化铋复合光催化剂增强光氧化效率的研究
    4.1 引言
    4.2 催化剂的制备
        4.2.1 碳纳米管的功能化
        4.2.2 复合催化剂的制备
    4.3 催化剂的表征分析
        4.3.1 形貌分析
        4.3.2 结构分析
        4.3.3 价态分析
        4.3.4 光学及能带结构分析
        4.3.5 电荷分离分析
    4.4 催化剂的光催化性能评价
        4.4.1 光催化降解模拟废水性能测试
        4.4.2 光催化析氧性能测试
    4.5 催化剂反应机理研究
        4.5.1 自由基捕获实验
        4.5.2 光催化反应机理
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果和奖励
致谢



本文编号：3939008