本論文主要以缺位式SnO2/g-C3N4復(fù)合催化材料為研究對象,系統(tǒng)調(diào)控催化材料中氧空位的相對含量和光生電子遷移特性,并獲得不同的光解水產(chǎn)氫性能。采用多種表征手段對光生電子的遷移特性進行了探討。根據(jù)側(cè)重點的不同,本論文所取得的研究結(jié)果分主要為以下兩方面：（1）利用水熱和高溫退火兩步法合成了表面具有一定氧空位濃度的Sn02納米晶,通過固相法將其與g-C3N4進行了雜化。系統(tǒng)地調(diào)整體系中Sn02的質(zhì)量分數(shù)改變雜化材料中氧空位相對含量,獲得了雙極大值的光解水產(chǎn)氫活性。探討了雜化材料中光電子的競爭性遷移與催化性能之間的關(guān)系。（2）將Sn02量子點經(jīng)過不同溫度退火處理獲得了具有不同晶粒尺寸和氧空位濃度的Sn02納米晶。在可見光下,通過使用隔熱濾光片對雜化材料的光解水產(chǎn)氫性能進行了測試,研究了氧空位-晶粒尺寸-紅外光的協(xié)同作用對SnO2/g-C3N4雜化材料可見光光解水產(chǎn)氫性能的影響。當(dāng)Sn02晶粒尺寸小于其2倍德拜長度時,受紅外光激勵的聲子輔助二次激發(fā)實現(xiàn)了束縛態(tài)電子到自由態(tài)電子的轉(zhuǎn)變,使材料保持了較高的催化活性。相關(guān)研究工作有助于深入開展半導(dǎo)體/g-C3N4雜化材料中光生電子遷移特性與光解水產(chǎn)... 

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
中文文摘
緒論
    1. 研究背景
    2. 半導(dǎo)體光催化基本原理
    3. 提高半導(dǎo)體材料光催活性的基本方法
        3.1 離子摻雜
        3.2 表面染料敏化
        3.3 半導(dǎo)體復(fù)合結(jié)構(gòu)
        3.4 Z構(gòu)型催化系統(tǒng)設(shè)計
        3.5 使用光生電荷捕獲劑
        3.6 催化材料納米化
    4. 氧空位作為電子捕獲中心帶來的問題
    5. 本文設(shè)計思路與研究內(nèi)容
第一章 實驗試劑及儀器測試條件
    第一節(jié) 實驗試劑與儀器
    第二節(jié) 樣品測試與儀器分析條件
        1.2.1 樣品物相表征(XRD)
        1.2.2 樣品微觀形貌表征(TEM)
        1.2.3 樣品光譜學(xué)特性表征
        1.2.4 缺陷電子態(tài)表征(EPR)
        1.2.5 樣品表面化學(xué)價態(tài)表征(XPS)
        1.2.6 光解水產(chǎn)氫性能表征
        1.2.7 表面瞬態(tài)光電壓(TPV)測試
第二章 SnO_2/g-C_3N_4納米催化劑合成及光電子競爭遷移對光解水產(chǎn)氫性能的影響
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) SnO_2表面氧空位調(diào)控及SnO_2/g-C_3N_4催化劑的合成
        2.2.1 石墨相氮化碳(g-C_3N_4)的合成
        2.2.2 缺陷態(tài)SnO_2納米晶的制備
        2.2.3 g-C_3N_4/SnO_2雜化材料的合成
    第三節(jié) 結(jié)果與討論
        2.3.1 樣品的微結(jié)構(gòu)與組成分析
        2.3.2 樣品表面元素價態(tài)分析(XPS)
        2.3.3 光響應(yīng)特性分析(UV-vis)
        2.3.4 雜化材料的雙極大值光解水產(chǎn)氫活性
        2.3.6 雙極大值催化活性機理研究
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第三章 SnO_2/g-C_3N_4微結(jié)構(gòu)-紅外光協(xié)同調(diào)控的光解水產(chǎn)氫性能及光電子遷移特性研究
    第一節(jié) 引言
    第二節(jié) SnO_2氧空位-晶粒尺寸的協(xié)同控制與SnO_2/g-C_3N_4的合成
        3.2.1 SnO_2量子點的制備
        3.2.2 SnO_2納米晶表面氧空位與尺寸的協(xié)同調(diào)控
        3.2.3 g-C_3N_4的合成
        3.2.4 SnO_2/g-C_3N_4雜化材料制備
    第三節(jié) 結(jié)果與討論
        3.3.1 SnO_2的XRD物相分析
        3.3.2 不同晶粒尺寸SnO_2的EPR分析
        3.3.3 量子限域效應(yīng)下SnO_2的紫外-可見吸收光譜
        3.3.4 雜化材料XRD物相及熱重分析
        3.3.5 樣品TEM形貌分析
        3.3.6 X射線光電子能譜分析
        3.3.7 氧空位-晶粒尺寸-紅外光協(xié)同影響的SnO_2/g-C_3N_4可見光光解水產(chǎn)氫性能
        3.3.8 晶粒尺寸-氧缺陷-紅外光協(xié)同作用下聲子輔助的束縛態(tài)電子二次激發(fā)機制
    第四節(jié) 本章小結(jié)
第四章 結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Progress in sonochemical fabrication of nanostructured photocatalysts[J]. Chang-Lin Yu,Jimmy C.Yu,Hong-Bo He,Wan-Qin Zhou.  Rare Metals. 2016(03)



本文編號：3647652