發(fā)布時(shí)間：2017-07-15 13:17

  本文關(guān)鍵詞：鎵酸鋅納米晶的可控制備及其光解水產(chǎn)氫性能的研究

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【摘要】：近年來隨著光催化技術(shù)的不斷發(fā)展,尋求高效的半導(dǎo)體光催化劑逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。納米材料由于其較高的比表面積、量子尺寸效應(yīng)及小尺寸效應(yīng)而受到廣泛關(guān)注,研究者們通過一定方法制備納米半導(dǎo)體光催化劑,并且進(jìn)一步對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和調(diào)控,從而提高其性能。具有d0電子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米材料是研究最多的半導(dǎo)體材料,但最近研究者們發(fā)現(xiàn),具有d10電子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體由于具有較高的電子遷移率在光催化領(lǐng)域也表現(xiàn)出優(yōu)良的性能,因此在本論文中選擇d10電子結(jié)構(gòu)的鎵酸鋅作為研究主體材料,以構(gòu)建與調(diào)控性能優(yōu)良的高效催化劑為研究目的,從兩方面進(jìn)行研究：一是加入檸檬酸鈉作為表面活性劑和絡(luò)合劑對鎵酸鋅進(jìn)行形貌調(diào)控,并對制得的鎵酸鋅納米球進(jìn)行表面酸化處理來去除表面殘留的檸檬酸鈉,利用表面調(diào)控來改善其光解水產(chǎn)氫性能；二是在水熱條件下通過分段升溫法制備中空結(jié)構(gòu)—鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu),通過構(gòu)建新型結(jié)構(gòu)來優(yōu)化其性能。主要的研究內(nèi)容及結(jié)論如下：在第二章中通過加入檸檬酸鈉制備得到鎵酸鋅納米球,結(jié)合TEM測試結(jié)果可以看出檸檬酸鈉的加入使得無規(guī)則分散的鎵酸鋅納米顆粒有序堆積形成鎵酸鋅納米球,從而驗(yàn)證了檸檬酸鈉在形貌調(diào)控上的積極作用。但是檸檬酸鈉的存在卻大大抑制了其光解水產(chǎn)氫性能,為了提高其性能,對樣品進(jìn)行表面酸化處理,通過對比發(fā)現(xiàn)用鹽酸處理后的樣品光解水產(chǎn)氫性能最佳,其產(chǎn)氫性能比傳統(tǒng)的煅燒處理后性能提高了三倍多。通過TEM、SEM及XRD測試結(jié)果表明：酸處理后不會影響樣品的形貌和尺寸；通過XPS價(jià)帶測試及光吸收測試結(jié)果推算得知,經(jīng)過鹽酸處理之后的鎵酸鋅納米球可以使導(dǎo)帶底位置上移,即提高鎵酸鋅導(dǎo)帶的還原能力；通過光電流及交流阻抗等電化學(xué)測試結(jié)果表明,樣品的光生載流子分離和遷移效率也得到相應(yīng)的提高,基于以上測試表征結(jié)果說明,對樣品進(jìn)行表面酸化處理可以明顯提高其光催化活性。第三章中選擇鎵酸鋅納米球作為硬模板,在水熱條件下,采用分段升溫法使鎵酸鋅納米顆粒均勻負(fù)載在鎵酸鋅納米球上,在高溫高壓條件下發(fā)生奧氏熟化過程,從而得到鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步探索了實(shí)驗(yàn)反應(yīng)溫度、加入硬模板的量對合成結(jié)構(gòu)的影響,并對其進(jìn)行了光解水產(chǎn)氫性能測試和光電化學(xué)性能測試。通過紫外可見漫反射測試結(jié)果表明,鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)光吸收要明顯高于鎵酸鋅納米球,這表明構(gòu)建鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)可以明顯提高光吸收,從而使得鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的光催化性能優(yōu)于鎵酸鋅納米球。
【關(guān)鍵詞】：鎵酸鋅 光解水 納米材料調(diào)控 表面處理 核殼結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O643.36;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-33
• 1.1 前言13
• 1.2 半導(dǎo)體光解水技術(shù)簡介13-17
• 1.2.1 光解水基本原理13-15
• 1.2.2 光解水產(chǎn)氫的基本過程15-16
• 1.2.3 對半導(dǎo)體催化劑的結(jié)構(gòu)要求16-17
• 1.3 半導(dǎo)體光催化納米材料的調(diào)控17-20
• 1.3.1 納米材料的表面調(diào)控18-19
• 1.3.2 納米材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控19-20
• 1.4 尖晶石鎵酸鋅的研究現(xiàn)狀20-22
• 1.5 本文選題思想及主要研究內(nèi)容22-23
• 1.5.1 本文的選題思想22-23
• 1.5.2 本文的主要研究內(nèi)容23
• 參考文獻(xiàn)23-33
• 第二章 單分散鎵酸鋅納米球的表面處理對光解水產(chǎn)氫性能的影響33-51
• 2.1 引言33-34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分34-36
• 2.2.1 試劑與儀器34-35
• 2.2.2 鎵酸鋅納米球的制備35
• 2.2.3 鎵酸鋅納米球的光催化測試35-36
• 2.2.4 鎵酸鋅納米球的光電催化測試36
• 2.3 結(jié)果與討論36-47
• 2.3.1 鎵酸鋅納米球的結(jié)構(gòu)表征36-40
• 2.3.2 鎵酸鋅納米球的光解水產(chǎn)氫性能40-42
• 2.3.3 鎵酸鋅納米球的光電化學(xué)性能42-44
• 2.3.4 鎵酸鋅納米球表面處理性能提升的原因44-47
• 2.4 結(jié)論47
• 參考文獻(xiàn)47-51
• 第三章 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的制備及其光解水產(chǎn)氫性能的研究51-67
• 3.1 引言51-53
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分53-54
• 3.2.1 試劑與儀器53
• 3.2.2 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的制備53
• 3.2.3 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的光催化性能測試53-54
• 3.2.4 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的光電催化性能測試54
• 3.3 結(jié)果與討論54-62
• 3.3.1 不同因素對核殼結(jié)構(gòu)制備的影響54-58
• 3.3.2 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理探討58-59
• 3.3.3 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的光解水性能59-60
• 3.3.4 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的光電化學(xué)性能60-61
• 3.3.5 鎵酸鋅核殼結(jié)構(gòu)的光吸收能譜61-62
• 3.4 結(jié)論62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 第四章 總結(jié)與展望67-69
• 4.1 本論文的主要結(jié)論67
• 4.2 本論文的創(chuàng)新之處67-68
• 4.3 展望68-69
• 致謝69-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文及參與的科研項(xiàng)目71-72
• 附件72

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1 黃可龍;李朝建;劉素琴;;非計(jì)量型鎵酸鋅晶體的化學(xué)反應(yīng)及性能比較研究[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

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1 譚國靜;鎵酸鋅納米晶的可控制備及其光解水產(chǎn)氫性能的研究[D];山東大學(xué);2016年

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本文編號：544050