本文關鍵詞：多金屬氧化物納米結構的制備及其光催化性能研究

  更多相關文章： WO_3 ZnFe_2O_4 納米結構 納米異質結構 光降解 光分解水產氫

【摘要】：當今社會,為了應對能源短缺與環(huán)境污染這兩個人類社會所面臨的重大問題,清潔和可再生能源技術的研究與應用迫在眉睫。在此背景下,太陽能和氫能作為綠色無污染的新能源受到了越來越多的關注。光催化在光降解污染物和光分解水產氫方面極具應用前景,但傳統(tǒng)的TiO_2光催化劑禁帶寬度(3.2 eV)太寬,只能吸收紫外光,使其應用受到了限制。WO_3和ZnFe2O4是典型的禁帶寬度較窄的半導體材料,其相應的禁帶寬度分別為2.5～3.0 eV和1.8～2.0 eV,但是其光催化性能較差。為了提高它們的光催化性能,本文分別制備及改性了WO_3和ZnFe2O4納米結構,主要的研究內容如下：1.本文利用多金屬離子吸附和碳球模板法制備了Fe摻雜WO_3納米結構、ZnFe2O4納米結構和ZnFe2O4/ZnO納米異質結構,并探討組成成分、納米結構和異質結構分別對其光催化降解以及光催化分解水性能的影響。2.本文制備的Fe摻雜WO_3納米結構空心球具有良好的結晶性能和較大的比表面積,且可以通過控制Fe元素的摻雜濃度來調控納米結構的禁帶寬度,進而增強其對可見光的吸收；DFT計算表明通過Fe摻雜形成的帶間能級是改變禁帶寬度的主要原因。研究了Fe的摻雜濃度對其光降解性能的影響,并探討了Fe摻雜WO_3納米結構光降解機理以及適當?shù)腇e的摻雜濃度可以增強其光降解性能的原因。3.本文制備的ZnFe2O4納米空心結構具有納米量級的晶粒尺寸以及較大的比表面積,這可以顯著地提高ZnFe2O4納米結構的光分解水產氫效率。為了進一步提高ZnFe2O4納米結構的光分解水性能,制備了具有相同空心球結構的ZnFe2O4/ZnO納米異質結構。研究了組分比例和晶粒大小對其光催化分解水產氫性能的影響,探究了ZnFe2O4/ZnO納米異質結構的光分解水機理,研究發(fā)現(xiàn)納米異質結構可以顯著地促進光生電子空穴對的分離,進而提高其光催化分解水產氫效率。
【關鍵詞】：WO_3 ZnFe_2O_4 納米結構 納米異質結構 光降解 光分解水產氫
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 半導體光催化基礎12-18
• 1.2.1 光催化降解基本原理12-13
• 1.2.2 光催化分解水基本原理13-16
• 1.2.3 光電化學分解水基本原理16-17
• 1.2.4 光分解水的性能評價17-18
• 1.3 光催化的研究進展18-26
• 1.3.1 禁帶寬度工程18-21
• 1.3.2 納米化工程21-23
• 1.3.3 表面工程23-24
• 1.3.4 界面工程一異質結24-26
• 1.4 WO_3和ZnFe_2O_4材料概述26-27
• 1.4.1 WO_3材料概述26
• 1.4.2 ZnFe_2O_4材料概述26-27
• 1.5 本文的選題依據(jù)和研究內容27-29
• 第二章 樣品的制備、表征與光催化性能測試29-39
• 2.1 引言29
• 2.2 實驗儀器設備及試劑29-31
• 2.2.1 實驗儀器設備29-30
• 2.2.2 實驗化學試劑30-31
• 2.3 碳球模板及WO_3和ZnFe_2O_4納米結構的制備方法31-32
• 2.3.1 制備膠體碳球的方法31
• 2.3.2 碳球模板法制備及WO_3和ZnFe_2O_4納米空心球結構的機理31-32
• 2.3.3 制備WO_3和ZnFe_2O_4納米結構的的實驗過程32
• 2.4 樣品的表征方法32-34
• 2.5 樣品的光催化性能測試34-39
• 2.5.1 光降解性能測試34-36
• 2.5.2 光催化分解水產氫測試36-39
• 第三章 Fe摻雜WO_3納米結構的制備及光降解性能研究39-57
• 3.1 引言39-40
• 3.2 Fe摻雜WO_3納米結構的制備、表征及光降解性能測試40-41
• 3.2.1 Fe摻雜WO_3納米結構的制備方法40-41
• 3.2.2 Fe摻雜WO_3納米結構的表征手段41
• 3.2.3 Fe摻雜WO_3納米結構光降解測試方法41
• 3.2.4 Fe摻雜WO_3納米結構的密度泛函理論計算方法41
• 3.3 Fe摻雜WO_3納米結構的物相表征與分析41-48
• 3.3.1 Fe摻雜WO_3納米結構的形貌、成分和結構41-45
• 3.3.2 Fe摻雜WO_3納米結構的微觀結構、光學性質和比較面積45-48
• 3.4 Fe摻雜WO_3納米結構的光催化性能評價與分析48-53
• 3.4.1 Fe摻雜WO_3納米結構的光催化性能評價48-51
• 3.4.2 Fe摻雜WO_3納米結構的光催化性能分析51-53
• 3.5 Fe摻雜WO_3納米結構的密度泛函理論計算結果分析53-55
• 3.6 本章小結55-57
• 第四章 ZnFe_2O_4納米結構及ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的制備及其光分解水制氫性能研究57-77
• 4.1 引言57-58
• 4.2 ZnFe_2O_4納米結構及ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的制備、表征及光分解水制氫測試58-59
• 4.2.1 ZnFe_2O_4納米結構及ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的制備方法58-59
• 4.2.2 ZnFe_2O_4納米結構及ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的表征手段59
• 4.2.3 ZnFe_2O_4納米結構及ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構光催化分解水制氫測試方法59
• 4.3 ZnFe_2O_4納米結構的表征與光分解水制氫性能評價59-64
• 4.3.1 ZnFe_2O_4納米結構的表征與分析59-62
• 4.3.2 ZnFe_2O_4納米結構的光催化分解水產氫性能評價與分析62-64
• 4.4 ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的表征與光分解水制氫性能評價64-75
• 4.4.1 ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的表征與分析64-69
• 4.4.2 ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的的光分解水產氫性能評價69-72
• 4.4.3 ZnFe_2O_4/ZnO納米異質結構的的光分解水產氫性能機理72-75
• 4.5 本章小結75-77
• 第五章 結論與展望77-79
• 參考文獻79-97
• 致謝97-99
• 個人簡歷99-101
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文與取得的其它研究成果101-102

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3 白春禮;納米科技及其發(fā)展前景[J];微納電子技術;2002年01期

4 黃彪;納米科技前景燦爛,應用開發(fā)任重道遠[J];中國粉體技術;2002年01期

5 一東;;納米產業(yè)化成了企業(yè)泥潭[J];新經濟導刊;2003年Z2期

6 宋允萍;納米科技[J];中學文科;2001年01期

7 李斌,沈路濤;納米科技[J];焊接學報;2000年04期

8 齊東月;納米 又一場新技術革命來臨了[J];民族團結;2000年10期

9 徐濱士,歐忠文,馬世寧;納米表面工程基本問題及其進展[J];中國表面工程;2001年03期

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1 陳天虎;謝巧勤;;納米礦物學[A];中國礦物巖石地球化學學會第13屆學術年會論文集[C];2011年

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3 李正孝;煍巖;;漫娗納米技圫和納米材料的a捎煤蛌|展[A];第二屆功能性紡織品及納米技術應用研討會論文集[C];2002年

4 伊陽;陶鑫;;納米CaCO_3在塑料改性中的應用研究[A];PPTS2005塑料加工技術高峰論壇論文集[C];2005年

5 洪廣言;;稀土產業(yè)與納米科技[A];第九屆中國稀土企業(yè)家聯(lián)誼會會議論文集[C];2002年

6 惠飛;王棟民;;納米水泥混凝土的研究進展[A];2008年中國水泥技術年會暨第十屆全國水泥技術交流大會論文集[C];2008年

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8 王樹林;李生娟;童正明;李來強;;振動納米學進展[A];第七屆全國顆粒制備與處理學術暨應用研討會論文集[C];2004年

9 洪廣言;賈積曉;于德才;孫鎖良;李天民;王振華;;納米級氧化鐿的制備與表征[A];中國稀土學會第四屆學術年會論文集[C];2000年

10 洪茂椿;;納米催化在化石資源高效轉化中的應用研究[A];中國化學會2008年中西部地區(qū)無機化學、化工學術交流會會議論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張立德（中國科學院固體物理研究所）;納米專家話納米[N];中國高新技術產業(yè)導報;2002年

2 本報記者 趙曉展;納米科技，，產業(yè)化序幕剛剛拉開[N];工人日報;2002年

3 宗合 曉麗;納米科技成果產業(yè)化將帶來巨大經濟效益[N];消費日報;2004年

4 朱文龍;產學研聯(lián)手助推納米產業(yè)[N];文匯報;2006年

5 ;神奇的納米科技[N];中國有色金屬報;2006年

6 本報記者 李贄;納米還沒走出實驗室[N];大眾科技報;2001年

7 馮 薇;納米護膚品沒那么神[N];大眾科技報;2005年

8 本報記者 彤云;打造納米產業(yè)鏈條[N];中國高新技術產業(yè)導報;2001年

9 張芳;納米護膚品其實沒那么神[N];科技日報;2005年

10 趙展慧 張之豪;納米世界有多神奇？[N];人民日報;2013年

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1 樊莉鑫;納米電極體系界面結構及過程的理論與數(shù)值模擬研究[D];武漢大學;2014年

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1 林詮彬;中藥納米化對中醫(yī)藥的影響[D];廣州中醫(yī)藥大學;2010年

2 毛彩霞;納米二氧化錳的安全性評價[D];華中師范大學;2008年

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6 周文敏;Cr_2WO_6、Ag_2CrO_4微/納米晶的制備及性能研究[D];陜西科技大學;2015年

7 許艷;鉑納米晶體形貌的控制合成及其性能研究[D];中國石油大學(華東);2014年

8 郭慧穎;CVD法在圖形化藍寶石襯底和硅襯底上生長SnO_2微/納米結構及其特性研究[D];遼寧師范大學;2015年

9 秦騰;高容量鎂基儲氫材料的納米制備及吸放氫性能研究[D];浙江大學;2016年

10 佟月宇;堿性直接甲醇燃料電池陽極鎳磷復合催化劑的研究[D];浙江大學;2016年

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