我們主要通過燃燒不可再生的化石燃料來獲取能源,然而化石燃料燃燒的同時釋放出大量的二氧化碳,這將引發(fā)一系列潛在的環(huán)境問題。近年來,利用半導體光催化劑,通過水分解產(chǎn)氫、二氧化碳還原等反應將太陽能轉(zhuǎn)化為清潔能源成為研究熱點。其中,納米陣列半導體材料具有高比表面積,可實現(xiàn)對入射光的多次反射,促進光生載流子的遷移,提供更多活性位點,提升電子傳輸及光學吸收等優(yōu)勢,被廣泛應用于光催化、電催化等催化反應中。無機半導體作為光催化劑,在應用過程中需要解決兩方面問題:一是提升半導體對全譜光的利用。例如TiO₂性能穩(wěn)定,但帶隙較寬,只能在紫外光條件下工作,不能高效利用可見光。二是抑制半導體中載流子復合,提升其活性。例如半導體Fe2O₃,可以有效利用可見光,但是其電子-空穴易復合,活性不高。本文中,我們通過利用模板法、水熱法及電化學合成方法,制備無機納米陣列結構,通過摻雜、與貴金屬納米顆粒形成復合結構等方式來調(diào)節(jié)納米陣列的吸光范圍,并與共催化劑形成復合結構,提升復合材料在光催化過程中的活性。所取得主要成果如下:1.以Au/BiVO₄納米碗陣列結構... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３自然光合系統(tǒng)中Ｚ型光催化機制［５１］??

再外加光源照射下，分別產(chǎn)生光生電子空穴，并利用一系列氧化還原中間體，實??現(xiàn)光生載流子在兩種半導體中可連續(xù)使用，即為Ｚ－ＳＣｈｅｍｅ［５１］。自然界中光合作??用中光催化機制如圖１．３。Ｚ－ｓｃｈｅｍｅ體系包括ＰＳ２和ＰＳ１的光激發(fā)過程。光照條??件下，ＰＳ２半導體和ＰＳ１半導體受光激發(fā)，分別產(chǎn)生電子進入各自導帶，空穴留??在各自價帶；其中，ＰＳ２半導體價帶的空穴有強氧化能力，ＰＳ１導帶電子有強還??原能力。ＰＳ２導帶上電子與ＰＳ１價帶空穴在中間體導電介質(zhì)上湮滅。??Ｆｅｒｒｃｄｏｘｉｎ－ＮＡＰＤ?ｒｅｄｕｃｔａｓｅ??（Ｐｆ?＊）??Ｏｘｖｇｅｎ?ｅｖｏｌｖｉｎｇ?ｃｏｍｐｌｅｘ?１??（ＰＳ；Ｕ）??ｙ?Ｓｏｌａｒ?Ｈｇｈｔ?丨?＼??ｊ，?１?＼?ａｄｐｎ／ｎａｄｐｈ??她ｒ?：?Ｌ（??ＡＴＰ?ＡｎａＤＰ?＋?２Ｈ＾??２Ｈ＋＋；丨、｜??１?雞ｐＴ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎ??一?ｍｅｄｉａｔｏｒ??圖１．３自然光合系統(tǒng)中Ｚ型光催化機制［５１］??Ｚ型材料也可以實現(xiàn)寬光譜響應范圍。與傳統(tǒng)異質(zhì)結結構復合光催化材料不??同，傳統(tǒng)異質(zhì)結復合材料的氧化反應發(fā)生在ＰＳ１的價帶，而還原反應發(fā)生在ＰＳ２??４??

化劑；（ｉｉ）催化劑中的光生電子活化吸附的反應底物；（ｉｉｉ）表面中間體產(chǎn)生；（ｉｖ）??中間體向產(chǎn)物轉(zhuǎn)換；（ｖ）產(chǎn)物從催化劑表面解吸；（ｖｉ）催化劑再生。光催化劑工作??機制如圖１．４。??５??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]氮自摻雜暴露（001）晶面TiO2微米片的可見光光催化CO2還原性能增強（英文）[J]. Maxwell Selase Akple,劉敬祥,秦志揚,S.Wageh,Ahmed.A.Al-Ghamdi,余家國,劉升衛(wèi).  催化學報. 2015(12)



本文編號：3479485