基于空位缺陷构筑的CO 2 还原光催化剂与性能研究

发布时间：2024-07-01 21:10

　　光催化还原二氧化碳(CO₂)是一种利用具有合适带隙的半导体材料吸收太阳光辐射,产生具有高度还原能力的电子,将CO₂转化为CH₄、CH₃OH和CO等具有高附加值的含碳产物的催化过程,为解决温室气体排放和能源危机提供了崭新的途径。将空位引入半导体催化剂的晶格中能够改变其电子结构和带隙,产生缺陷能级,拓宽材料的光谱响应范围,增加反应活性位点,提升光催化反应的转化效率。深入研究空位缺陷在半导体催化中的作用和机理具有重要意义。本论文研究以半导体光催化剂中的空位缺陷为研究对象,构筑具有不同空位缺陷结构的纳米半导体光催化剂,探究其CO₂光催化还原性能。(1)氧空位是Ce O₂中的固有缺陷,通过对Ce O₂进行Bi元素重度掺杂,增强了材料可见光吸收,引入大量缺陷和反应活性位点,显著提升催化反应效率。其中,Ce_0.6Bi_0.4O_2-δ表现出最好的CO₂光催化还原性能...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 CO₂还原的基本原理
    1.3 光催化还原CO₂材料研究进展
        1.3.1 杂原子掺杂
        1.3.2 纳米结构设计
        1.3.3 异质结
        1.3.4 光热效应和等离子共振驱动的CO₂还原
    1.4 催化剂中的空位缺陷调控
        1.4.1 氧空位
            1.4.1.1 二氧化钛
            1.4.1.2 铋系光催化剂
            1.4.1.3 其他材料中的氧空位
        1.4.2 阳离子空位
        1.4.3 其他类型的空位缺陷
    1.5 原位动态表征方法的发展
        1.5.1 原位红外
        1.5.2 X射线吸收光谱法
        1.5.3 拉曼光谱
        1.5.4 X射线光电子能谱(XPS)
    1.6 本论文选题思路和研究内容
第2章 铋掺杂氧化铈引入氧空位及其CO₂还原性能
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 原料与试剂
        2.2.2 样品制备
        2.2.3 材料表征方法
        2.2.4 光催化还原CO₂测试方法
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 光催化还原CO₂性能的提升
        2.3.2 样品组成与结构以及氧空位的引入
        2.3.3 能带结构的改变以及光电响应的增强
        2.3.4 CO₂吸附与活化能力的增强
        2.3.5 光催化还原CO₂反应机制
    2.4 本章小结
第3章 MOF衍生的富含氧空位的In₂O_3-x纳米棒及其CO₂还原性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 原料与试剂
        3.2.2 样品制备
        3.2.3 材料表征方法
        3.2.4 光催化还原CO₂测试方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 光催化还原CO₂性能的提升
        3.3.2 样品组成、结构以及氧空位的引入
        3.3.3 CO₂吸附与活化能力的增强
    3.4 本章小结
第4章 含空位缺陷类石墨相氮化碳负载Co的光催化剂及其CO₂还原性能
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 原料与试剂
        4.2.2 样品制备
        4.2.3 材料表征方法
        4.2.4 光催化还原CO₂测试方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 光催化还原CO₂性能的提升
        4.3.2 样品组成、结构及光电性能
        4.3.3 CO₂的吸附与活化
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3999188