在社會科技高度發(fā)展的今天,能源危機(jī)和環(huán)境污染目前仍是社會可持續(xù)發(fā)展道路上亟需解決的問題。光催化技術(shù)借助于半導(dǎo)體材料,一方面可以把能量密度低的太陽能轉(zhuǎn)化為能量密度高的化學(xué)能,另一方面可降解環(huán)境中有機(jī)污染物,且不會造成二次污染。但是,傳統(tǒng)的半導(dǎo)體光催化劑材料(TiO₂、ZnO)存在光催化活性低、易失活、價(jià)格昂貴等缺點(diǎn),嚴(yán)重阻礙了半導(dǎo)體光催化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。因此,科研工作者正致力于高效實(shí)用的新型催化劑材料的研發(fā)。在豐富的碳納米材料中,納米金剛石(ND)具有化學(xué)穩(wěn)定好、熱導(dǎo)率大、載流子遷移率高等特性,在轉(zhuǎn)移光生載流子方面具有較大的優(yōu)勢,另外,其表面富含含氧官能團(tuán),可提供較多的光催化反應(yīng)需要的活性位點(diǎn)。這些特性使ND在光催化領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)制備簡單,來源豐富、環(huán)境友好以及特殊的電子結(jié)構(gòu)使其在光催化領(lǐng)域受到了廣泛的關(guān)注。但是,g-C₃N₄的比表面積小、光生載流子的復(fù)合率極高,而且其帶隙較寬(2.72 eV),這些因素導(dǎo)致其光催化效率低。采用生物毒性小、制...

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 光催化技術(shù)概述
        1.2.1 光催化技術(shù)的基本原理
        1.2.2 光催化性能的影響因素
        1.2.3 光催化活性的優(yōu)化
    1.3 碳納米材料結(jié)構(gòu)性質(zhì)及催化應(yīng)用研究
        1.3.1 碳納米材料的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
        1.3.2 碳納米材料的光催化應(yīng)用領(lǐng)域研究
    1.4 納米金剛石基本性質(zhì)及其光催化領(lǐng)域中的研究進(jìn)展
        1.4.1 ND的合成方法
        1.4.2 ND的基本結(jié)構(gòu)及性質(zhì)
        1.4.3 ND在光催化領(lǐng)域中研究進(jìn)展
    1.5 本論文的研究思路和主要內(nèi)容
    參考文獻(xiàn)
2 實(shí)驗(yàn)材料與表征方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器設(shè)備
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
    2.2 表征方法
        2.2.1 掃描電子顯微鏡(SEM)
        2.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        2.2.3 X-射線光電子能譜(XPS)
        2.2.4 熱重-差熱同步分析儀(TG-DTA)
        2.2.5 X-射線衍射儀(XRD)
        2.2.6 N₂物理-脫附吸附測試
        2.2.7 傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)
        2.2.8 紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-visDRS)
        2.2.9 熒光光譜(PL)
        2.2.10 拉曼光譜(Raman)
    2.3 光電化學(xué)性能測試
    2.4 光催化活性評估
        2.4.1 光降解有機(jī)污染物
        2.4.2 光解水產(chǎn)氫
3 納米金剛石的結(jié)構(gòu)與光電性質(zhì)
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料
        3.2.2 ND提純與預(yù)處理
        3.2.3 ND的基本性質(zhì)表征
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 SEM/TEM分析
        3.3.2 XRD/Raman分析
        3.3.3 FTIR光譜分析
        3.3.4 XPS圖譜分析
        3.3.5 UV-vis光譜分析
        3.3.6 TG特性分析
        3.3.7 PL特性分析
        3.3.8 Zeta電勢分析
        3.3.9 NDs在植物細(xì)胞成像的應(yīng)用研究
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
4.ND@g-C₃N₄復(fù)合材料的制備及光催化性能研究
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器
        4.2.2 ND@g-C₃N₄光催化劑的制備
        4.2.3 光催化和光電性能測試
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 ND@g-C₃N₄光催化劑的XRD分析
        4.3.2 ND@g-C₃N₄光催化劑的XPS分析
        4.3.3 ND@g-C₃N₄光催化劑的SEM/TEM分析
        4.3.4 ND@g-C₃N₄光催化劑的N2等溫吸脫附曲線分析
        4.3.5 ND@g-C₃N₄光催化劑的UV-vis吸收譜分析
        4.3.6 ND的光散射作用對ND@g-C₃N₄的光吸收的影響
        4.3.7 ND@g-C₃N₄光催化劑的熒光光譜分析
    4.4 ND@g-C₃N₄光催化劑的光催化活性
        4.4.1 ND@g-C₃N₄光催化劑的光解水制氫
        4.4.2 ND@g-C₃N₄光催化劑的光催化制氫機(jī)理探究
        4.4.3 ND@g-C₃N₄光解水產(chǎn)氧實(shí)驗(yàn)探究
    4.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
5 BDND@g-C₃N₄的復(fù)合材料的制備及光催化性能研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 試劑來源
        5.2.2 BDND@g-C₃N₄光催化劑的制備與表征
        5.2.3 BDND@g-C₃N₄光催化劑的光催化實(shí)驗(yàn)及電化學(xué)性能測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 BDND@g-C₃N₄光催化劑的XRD分析
        5.3.2 BDND@g-C₃N₄光催化劑的XPS分析
        5.3.3 ND@g-C₃N₄光催化劑的SEM/TEM分析
        5.3.4 BDND@g-C₃N₄光催化劑的UV-vis吸收譜分析
        5.3.5 BDND@g-C₃N₄光催化劑的熒光光譜分析
    5.4 BDND@g-C₃N₄光催化劑的光催化活性
        5.4.1 BDND@g-C₃N₄光解水產(chǎn)氫活性評價(jià)
        5.4.2 BDND@g-C₃N₄光降解有機(jī)污染物活性評價(jià)
    5.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
博士期間完成的論文及獲獎(jiǎng)情況
致謝



本文編號：3797067