氮化碳基二維/零維納米復(fù)合材料的構(gòu)筑及其光催化性能的研究
發(fā)布時(shí)間：2021-04-11 08:01
半導(dǎo)體光催化技術(shù)作為一種高效、安全的環(huán)境凈化技術(shù),已廣泛應(yīng)用于水中污染物的降解、水分解及二氧化碳還原等領(lǐng)域,在治理環(huán)境污染和解決能源危機(jī)方面有很大的應(yīng)用前景。石墨相氮化碳（g-C3N4）作為一種新型的、可見(jiàn)光響應(yīng)的非金屬半導(dǎo)體光催化劑,具有類石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)、合適的能帶結(jié)構(gòu)（Eg=2.7 eV）、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),成為光催化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)材料。然而,由于g-C3N4本身具有較高的光生電子-空穴復(fù)合率及較低的可見(jiàn)光有效利用率,導(dǎo)致其光量子效率比較低,這嚴(yán)重制約了g-C3N4的實(shí)際應(yīng)用。將零維納米材料負(fù)載到二維g-C3N4納米片上,使材料具有更高的載流子分離效率,是解決g-C3N4中電子-空穴復(fù)合率較高的有效途徑之一。本論文旨在將二維層狀g-C3N4與零維材料進(jìn)行有效復(fù)合,形成良好的接觸界面,...
【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【圖文】：
(a)石墨氮化碳薄片的結(jié)構(gòu)示意圖;(b)聚合物碳氮化合物的XRD圖
Co2P 的最佳負(fù)載量為 3 wt%時(shí)，其 H2生成速率為 53.3 μmolh-1g-1。Co2P 作為一效還原助催化劑，可以有效的轉(zhuǎn)移電子，隨后，捕獲的電子將 H+還原成 H2，因此極抑制了 g-C3N4中電子-空穴對(duì)的復(fù)合，如圖 1.2(a)所示。為了進(jìn)一步探索 g-C3N4/單金化物(或金屬硫化物)復(fù)合材料在分解水制氫中的應(yīng)用，Hao 等人[36]通過(guò)一步水熱法制具有豐富鋅空位缺陷的 ZnS/g-C3N4異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)光催化產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在可見(jiàn)射下，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑的 H2析出速率比純 g-C3N4高出 30 倍，并且具有較好的穩(wěn)。ZnS/g-C3N4優(yōu)異的光催化性能歸因于 g-C3N4和 ZnS 納米顆粒的緊密界面接觸與 Z帶隙的雙光激發(fā)的協(xié)同作用，使 ZnS/g-C3N4復(fù)合材料在可見(jiàn)光區(qū)域的吸收增強(qiáng)，同時(shí)了光誘導(dǎo)電子-空穴的分離效率(如圖 1.2b)。Cao 等人[37]采用二甲亞砜作為溶劑，通過(guò)反應(yīng)將分散良好的 CdS 量子點(diǎn)原位生長(zhǎng)在 g-C3N4納米片上。與純 g-C3N4相比，所dS/g-C3N4納米復(fù)合材料在可見(jiàn)光照射下顯示出更高的光催化析氫效率，這歸因于 g-C3 CdS 之間的界面效應(yīng)使得光生電子和空穴有效的分離。
原造業(yè)發(fā)展造成大氣中二氧化碳含量的不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致，煤和石油等不可再生能源連續(xù)開(kāi)采導(dǎo)致了世界范圍光合作用，將 CO2轉(zhuǎn)化為 CO、CH4、HCOOH 和 CH問(wèn)題的夢(mèng)想技術(shù)。自 Inoue[38]首次證明了這種人工光量的半導(dǎo)體光催化劑已被報(bào)道用于 CO2還原反應(yīng)。但一種更加復(fù)雜和困難的反應(yīng)，因?yàn)?CO2還原需要較大，反應(yīng)途徑的具有可變性，使得反應(yīng)生成各種中間產(chǎn)，使 CO2還原的選擇性也很困難。如圖 1.3 所示，光2和還原劑的吸附；(2)在半導(dǎo)體的 CB 和 VB 上產(chǎn)生 e-；(4) e-/h+和表面吸附物質(zhì)之間進(jìn)行反應(yīng)；(5)產(chǎn)物的解
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Z型Ag3PO4/Ag2MoO4異質(zhì)結(jié)光催化劑構(gòu)建和光催化降解有機(jī)污染物（英文）[J]. 唐華,付彥惠,萇樹(shù)方,謝思雨,唐國(guó)剛. 催化學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]具有高電催化活性的g-C3N4-ZnS-DNA納米復(fù)合材料的制備及應(yīng)用（英文）[J]. 周鑫,鄒菁,張勝,潘敏,龔?fù)硎|. 催化學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]能源環(huán)境光催化材料學(xué)術(shù)研討[J]. 張軍. 國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài). 2015(05)
[4]《光催化:環(huán)境凈化與綠色能源應(yīng)用探索》[J]. 朱永法,姚文清,宗瑞隆. 分析化學(xué). 2015(03)
本文編號(hào)：3130884
【文章來(lái)源】：江蘇大學(xué)江蘇省
【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【圖文】：
(a)石墨氮化碳薄片的結(jié)構(gòu)示意圖;(b)聚合物碳氮化合物的XRD圖
Co2P 的最佳負(fù)載量為 3 wt%時(shí)，其 H2生成速率為 53.3 μmolh-1g-1。Co2P 作為一效還原助催化劑，可以有效的轉(zhuǎn)移電子，隨后，捕獲的電子將 H+還原成 H2，因此極抑制了 g-C3N4中電子-空穴對(duì)的復(fù)合，如圖 1.2(a)所示。為了進(jìn)一步探索 g-C3N4/單金化物(或金屬硫化物)復(fù)合材料在分解水制氫中的應(yīng)用，Hao 等人[36]通過(guò)一步水熱法制具有豐富鋅空位缺陷的 ZnS/g-C3N4異質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。通過(guò)光催化產(chǎn)氫實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在可見(jiàn)射下，該異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑的 H2析出速率比純 g-C3N4高出 30 倍，并且具有較好的穩(wěn)。ZnS/g-C3N4優(yōu)異的光催化性能歸因于 g-C3N4和 ZnS 納米顆粒的緊密界面接觸與 Z帶隙的雙光激發(fā)的協(xié)同作用，使 ZnS/g-C3N4復(fù)合材料在可見(jiàn)光區(qū)域的吸收增強(qiáng)，同時(shí)了光誘導(dǎo)電子-空穴的分離效率(如圖 1.2b)。Cao 等人[37]采用二甲亞砜作為溶劑，通過(guò)反應(yīng)將分散良好的 CdS 量子點(diǎn)原位生長(zhǎng)在 g-C3N4納米片上。與純 g-C3N4相比，所dS/g-C3N4納米復(fù)合材料在可見(jiàn)光照射下顯示出更高的光催化析氫效率，這歸因于 g-C3 CdS 之間的界面效應(yīng)使得光生電子和空穴有效的分離。
原造業(yè)發(fā)展造成大氣中二氧化碳含量的不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致，煤和石油等不可再生能源連續(xù)開(kāi)采導(dǎo)致了世界范圍光合作用，將 CO2轉(zhuǎn)化為 CO、CH4、HCOOH 和 CH問(wèn)題的夢(mèng)想技術(shù)。自 Inoue[38]首次證明了這種人工光量的半導(dǎo)體光催化劑已被報(bào)道用于 CO2還原反應(yīng)。但一種更加復(fù)雜和困難的反應(yīng)，因?yàn)?CO2還原需要較大，反應(yīng)途徑的具有可變性，使得反應(yīng)生成各種中間產(chǎn)，使 CO2還原的選擇性也很困難。如圖 1.3 所示，光2和還原劑的吸附；(2)在半導(dǎo)體的 CB 和 VB 上產(chǎn)生 e-；(4) e-/h+和表面吸附物質(zhì)之間進(jìn)行反應(yīng)；(5)產(chǎn)物的解
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Z型Ag3PO4/Ag2MoO4異質(zhì)結(jié)光催化劑構(gòu)建和光催化降解有機(jī)污染物（英文）[J]. 唐華,付彥惠,萇樹(shù)方,謝思雨,唐國(guó)剛. 催化學(xué)報(bào). 2017(02)
[2]具有高電催化活性的g-C3N4-ZnS-DNA納米復(fù)合材料的制備及應(yīng)用（英文）[J]. 周鑫,鄒菁,張勝,潘敏,龔?fù)硎|. 催化學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]能源環(huán)境光催化材料學(xué)術(shù)研討[J]. 張軍. 國(guó)際學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài). 2015(05)
[4]《光催化:環(huán)境凈化與綠色能源應(yīng)用探索》[J]. 朱永法,姚文清,宗瑞隆. 分析化學(xué). 2015(03)
本文編號(hào)：3130884
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