發(fā)布時間：2024-01-26 20:53

　　能源短缺與環(huán)境污染是影響世界穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展的重要因素,半導(dǎo)體光催化是一種以可再生能源太陽光驅(qū)動關(guān)鍵光化學(xué)反應(yīng)的重要技術(shù),這些關(guān)鍵光化學(xué)反應(yīng)包括光解水制氫,光降解有機污染物和二氧化碳還原等,是未來清潔能源生產(chǎn),環(huán)境污染治理的理想途徑之一。傳統(tǒng)光催化劑TiO2與ZnO因較大的帶隙能和較低的光生電子-空穴對分離效率,其實際應(yīng)用受到限制。因此,對傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料進行微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控以拓寬其光響應(yīng)范圍是實現(xiàn)太陽光有效利用的途徑之一,此外,開發(fā)新型半導(dǎo)體材料突破傳統(tǒng)光催化劑束縛逐漸成為光催化領(lǐng)域一種優(yōu)先考慮的方案。本論文采用簡易水熱法首次制備獲得兩種新型Ti02-基半導(dǎo)體材料Na0.9Mg0.45Ti3.5508和Na2Fe2Ti6016,并致力于探索開發(fā)該兩種體系在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用。具體研究結(jié)果如下:1.新型半導(dǎo)體材料Na00.9Mg0.45Ti3.5508:制備、表征及光催化性能和機理研究采用水熱方法首次制備獲得了高純的新型半導(dǎo)體材料Na0.9Mg0.45Ti3.55O8,XRD,SEM以及TEM表征分析揭示該材料是主要暴露{0 0 1}晶面且結(jié)晶良好的長六邊形納米片,隨后,紫外可見漫反射光譜深入...

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 半導(dǎo)體光催化研究概述
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 半導(dǎo)體光催化基本原理
        1.1.3 光催化技術(shù)存在的兩個關(guān)鍵
        1.1.4 半導(dǎo)體光催化材料的應(yīng)用
    1.2 半導(dǎo)體光催化新材料研究現(xiàn)狀
    1.3 論文的選題意義及研究內(nèi)容
第2章 新型半導(dǎo)體材料Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈:制備、表征及光催化性能和機理研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑及儀器
        2.2.2 新型半導(dǎo)體材料Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈的制備
        2.2.3 材料的表征
        2.2.4 光催化活性測試
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌
        2.3.2 XPS分析與熱分析
        2.3.3 光學(xué)特征與半導(dǎo)體性質(zhì)
        2.3.4 光催化活性分析
        2.3.5 N2吸附-脫附等溫線分析
        2.3.6 光催化機理分析
    2.4 本章小結(jié)
第3章 異質(zhì)結(jié)TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈制備、表征及光催化性能與機理研究
    3.1 引言
    3.2 實驗
        3.2.1 實驗試劑及儀器
        3.2.2 異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體材料的TiO₂/Na_0.9Mg_0.45Ti_3.55O₈制備
        3.2.3 材料的表征
        3.2.4 異質(zhì)結(jié)光催化活性及穩(wěn)定性測試
    3.3 結(jié)果與討論
        3.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌
        3.3.2 原子力顯微鏡形貌圖分析
        3.3.3 光催化活性分析
        3.3.4 N2吸附-脫附等溫線分析
        3.3.5 光催化穩(wěn)定性分析
        3.3.6 原子力顯微鏡測試的光電化學(xué)性質(zhì)分析
        3.3.7 光吸收與半導(dǎo)體性質(zhì)分析
        3.3.8 光催化機理分析
    3.4 小結(jié)
第4章 新型半導(dǎo)體材料Na₂Fe₂Ti₆O₁₆:制備、表征及移除有機污染物應(yīng)用和機理研究
    4.1 引言
    4.2 實驗部分
        4.2.1 實驗試劑及儀器
        4.2.2 新型半導(dǎo)體材料Na₂Fe₂Ti₆O₁₆的制備
        4.2.3 材料的表征
        4.2.4 吸附性能測試與可再生回收
        4.2.5 理論計算
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 結(jié)構(gòu)與形貌
        4.3.2 生長機理分析
        4.3.3 XPS分析與熱分析
        4.3.4 光吸收特征與半導(dǎo)體性質(zhì)
        4.3.5 磁學(xué)性質(zhì)分析
        4.3.6 第一性原理研究
        4.3.7 吸附性能分析
        4.3.8 吸附動力學(xué)和吸附等溫曲線分析
        4.3.9 吸附機理分析
    4.4 小結(jié)
第5章 異質(zhì)結(jié)Na₂Fe₂Ti₆O₁₆ /g-C₃N₄制備、表征及光催化性能與機理研究
    5.1 引言
    5.2 實驗
        5.2.1 實驗試劑及儀器
        5.2.2 異質(zhì)結(jié)材料Na₂Fe₂Ti₆O₁₆/g-C₃N₄的制備
        5.2.3 異質(zhì)結(jié)材料Na₂Fe₂Ti₆O₁₆/g-C₃N₄的表征
        5.2.4 光催化活性在線測試及穩(wěn)定性測試
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 異質(zhì)結(jié)Na₂Fe₂Ti₆O₁₆/g-C₃N₄結(jié)構(gòu)與形貌
        5.3.2 紅外光譜與XPS分析
        5.3.3 光催化活性分析
        5.3.4 N₂吸附-脫附等溫線分析
        5.3.5 光吸收與半導(dǎo)體性質(zhì)分析
        5.3.6 光催化機理分析
    5.4 小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀博士學(xué)位期間科研成果



本文編號：3885671