【摘要】：隨著工業(yè)化、城市化進程的加快,人類向所生存的環(huán)境排放了大量的有毒污染物,這些污染物給地球生物的生存帶來了巨大挑戰(zhàn)。同時工業(yè)化、城市化進程過程中也消耗著大量的化石能源,而傳統(tǒng)的化石能源將不能繼續(xù)維持人類社會的長期發(fā)展。所以,環(huán)境、能源問題是21世紀可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的兩大亟待解決的嚴峻問題。傳統(tǒng)解決環(huán)境問題的方法,需要消耗額外的非清潔能源并且也很難將其完全降解,因此,開發(fā)一種簡便、高效、無害、清潔的技術來治理環(huán)境污染問題是當前社會的一個迫切任務。光催化技術作為一個近幾十年來發(fā)展起來的新興技術,它不僅可以解決能源和環(huán)境問題,而且只消耗太陽能,不需要消耗其他的能源,被認為是解決環(huán)境、能源兩大難題有效方法之一。二氧化錫作為一種重要的光催化材料有著優(yōu)良的物理化學性能,本論文以SnO2基復合光催化劑的構筑作為研究對象,并對其動力學過程作進一步深入研究。主要內容如下:1.利用水熱法以NaOH、SnC14·5H2O、CuSO4·5H2O、C6H12O6為反應前驅物制備了 SnO2-Cu2O異質結構,分析其結構和形貌,發(fā)現(xiàn)制備的樣品為納米顆粒,具有大的比表面積,SnO2和Cu2O形成了結合緊密的異質結構。該異質結構的存在不僅實現(xiàn)了在可見光下的有效光吸收,還實現(xiàn)了光生載流子的有效分離,從而提高了可見光下的催化性能,最后也詳細研究了 SnO2-Cu2O催化過程中的動力學過程。2.利用PbS大的量子尺寸調控特性,以PbS作為可見光吸收材料,用水熱法制備了 SnO2-PbS復合光催化劑。利用XRD,TEM,Raman等手段研究了不同SnO2-PbSL比例下的結構與形貌,通過對不同比例下樣品催化性能的比較,發(fā)現(xiàn)PbS/SnO2=1:2時具有最好的催化性能。通過對光生載流子轉移過程的分析,認為有效拓展可見光吸收、光生載流子的有效分離及對光生載流子復合的有效抑制是提高光催化性能的根本原因。3.用陽極氧化法在錫箔襯底上制備出多孔SnO2納米結構。通過控制不同反應電壓來調節(jié)多孔納米結構的孔徑及形貌,研究了它們在紫外光下的光催化性能。構筑了 Au-SnO2異質結構,發(fā)現(xiàn)Au的引入極大提高了多孔SnO2納米結構可見光下的催化性能。分析認為Au的引入有效提高了 SnO2對光的吸收是其提高光催化性能的根本原因。
【圖文】：

圖１．１二氧化錫晶體結構圖逡逑

§邋１．２．２．１邋摻雜逡逑摻雜就是用某種元素或是離子取代無機半導體中主原子的位置，基本示意圖逡逑如圖１．２所示。摻雜元素可以是金屬元素摻雜（如Ｆｅ［２３］、Ｓｂｌ２４］，、＆［２５］、０）［２６］等），逡逑也可以是非金屬元素（如Ｆ—等），，其主要目的是引入氧缺陷。氧缺陷能夠捕獲逡逑空穴，稱為空穴陷阱，光生空穴大部分被陷阱俘獲，減少了自由移動載流子中空逡逑穴的濃度，從而大大降低了自由的電子－空穴對復合率。當然導帶上的非平衡載逡逑流子電子也有可能與陷阱中心上的空穴進行復合，但復合概率很小，更可能發(fā)生逡逑的是陷阱中的空穴先被激發(fā)到價帶，然后再與光生電子復合。這樣就大大增大了逡逑自由非平衡電子的壽命。２０１７年山東大學的王文壽教授課題組通過原位錫離子逡逑自摻雜技術，在二氧化錫顆粒中引入氧缺陷，用于驅動氧化還原顏色的可逆變化，逡逑其中氧缺陷一方面能拓寬二氧化錫對可見光的吸收，另一方面在光催化反應的過逡逑程中氧缺陷可以起到自犧牲電子供體的作用
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O643.36;TB383.1

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本文編號：2710253