本文關鍵詞：ZnIn_2S_4光催化劑的制備、改性及其催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：能源危機和環(huán)境污染如今已成為人類面臨的全球性問題，構建清潔的、環(huán)境友好的、非化石燃料的可再生新能源體系，已經成為世界各國高度關注的焦點和重大戰(zhàn)略。太陽能由于其取之不盡、潔凈無污染、可再生等優(yōu)點，，必將在未來的新能源開發(fā)中起著舉足輕重的地位。半導體光催化劑可以利用光能分解水制氫，也能降解廢水中的有機污染物，是一種綠色環(huán)保技術。本文選用具有開發(fā)前景的光催化材料ZnIn2S4作為光催化劑，并對它進行改性和催化性能研究，旨在提高其催化活性，主要的研究內容如下： （1）采用水熱法合成的ZnIn2S4作為前驅體，以尿素為氮源，制備了一系列不同N摻雜量的N-ZnIn2S4光催化劑。利用X射線衍射（XRD），掃描電子顯微鏡（SEM），紫外-可見光吸收光譜（UV-Vis）和X射線光電子能譜（XPS）分析技術對樣品進行表征�？疾炝薔的摻雜量對催化劑晶體結構和在可見光條件下催化降解亞甲基藍（MB）性能的影響。結果表明：N的摻入能夠影響催化劑的晶體結構和形貌，提高催化劑在可見光范圍內的吸收強度。N-ZnIn2S4降解MB的活性比ZnIn2S4明顯提高，并且具有良好的催化穩(wěn)定性。同時分析了N摻雜ZnIn2S4光催化活性提高的機理。 （2）在無模板劑、無有機溶劑和無表面活性劑條件下制備了核-殼型TiO2@ZnIn2S4復合光催化劑，采用XRD、TEM和UV-Vis手段表征了樣品的晶體結構、形態(tài)和光學性質。XRD結果表明通過水熱合成法成功制得TiO2@ZnIn2S4樣品，并且TiO2的加入不會改變ZnIn2S4晶型；觀察TEM圖片證明TiO2@ZnIn2S4復合光催化劑樣品具有良好的核-殼型結構；UV-Vis譜圖說明了TiO2的加入可以略微降低ZnIn2S4對可見光的吸收能力。催化降解MB結果表明核-殼型TiO2@ZnIn2S4復合光催化劑具有更強的催化性能，在光照反應4h后，MB的降解率達91%。這是因為ZnIn2S4和TiO2均勻而緊密接觸，兩者之間形成特殊的核-殼結構，有助于發(fā)揮雙組份的協(xié)同效應，促進光生電子-空穴對分離，從而提高體系的光催化活性。 （3）以自制的ZnIn2S4作為前驅體，Cu(NO3)2溶液為浸漬液，采用浸漬-焙燒法制備了CuO/ZnIn2S4復合光催化劑，采用XRD、SEM、BET和UV-Vis等手段表征了CuO含量對ZnIn2S4晶體結構、形態(tài)和光學性質的影響，通過降解MB實驗考察了CuO的加入對樣品催化性能的影響。XRD結果證明成功制得CuO/ZnIn2S4樣品，SEM圖片和BET測試結果分別表明CuO的加入會影響其形貌和比表面積大小，UV-Vis譜圖說明了CuO可以提高ZnIn2S4對可見光的吸收能力。催化降解MB實驗結果表明，CuO/ZnIn2S4復合光催化劑的催化活性顯著提高，當CuO的含量為10mol%時，MB的降解率最大可達97%。同時分析了關于ZnIn2S4光催化活性提高的機理。
【關鍵詞】：ZnIn2S4 可見光 光催化 改性 降解MB
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 半導體光催化劑概述12-15
• 1.1.1 光催化研究背景12-13
• 1.1.2 光催化反應的基本原理13-14
• 1.1.3 影響光催化反應活性的因素14-15
• 1.2 光催化劑的研究現狀15-22
• 1.2.1 氧化物型光催化劑15-16
• 1.2.2 硫化物型光催化劑16-21
• 1.2.3 新型半導體光催化劑21-22
• 1.3 光催化劑改性的常用方法22-26
• 1.3.1 貴金屬沉積22
• 1.3.2 離子摻雜22-23
• 1.3.3 半導體復合23-25
• 1.3.4 固熔體技術改性25-26
• 1.4 本論文的研究目的、意義和內容26-27
• 1.4.1 論文的研究目的和意義26
• 1.4.2 論文的研究內容26-27
• 第二章 N 摻雜 ZnIn_2S_4光催化劑的制備及其催化性能27-38
• 2.1 引言27-28
• 2.2 實驗部分28-30
• 2.2.1 主要試劑28
• 2.2.2 ZnIn_2S_4光催化劑的制備28-29
• 2.2.3 N-ZnIn_2S_4光催化劑的制備29
• 2.2.4 N-ZnIn_2S_4光催化劑的表征29
• 2.2.5 N-ZnIn_2S_4光催化劑活性評價29-30
• 2.3 結果與討論30-37
• 2.3.1 XRD 晶相分析30-31
• 2.3.2 SEM 形貌分析31-32
• 2.3.3 UV-Vis 譜圖分析32-33
• 2.3.4 XPS 譜圖分析33-34
• 2.3.5 N-ZnIn_2S_4光催化分解染料性能34-36
• 2.3.6 N 摻雜提高 ZnIn_2S_4光催化活性機理36-37
• 2.4 本章小結37-38
• 第三章 核-殼型 TiO_2@ZnIn_2S_4光催化劑的制備及其催化性能38-47
• 3.1 引言38-39
• 3.2 實驗部分39-41
• 3.2.1 主要試劑39
• 3.2.2 核-殼型 TiO_2@ZnIn_2S_4光催化劑的制備39-40
• 3.2.3 TiO_2@ZnIn_2S_4光催化劑的表征40
• 3.2.4 光催化反應測試40-41
• 3.3 結果與討論41-45
• 3.3.1 XRD 晶相分析41-42
• 3.3.2 UV-Vis 圖譜分析42-43
• 3.3.3 TEM 微結構分析43-44
• 3.3.4 光催化降解 MB 活性測試44-45
• 3.3.5 TiO_2@ZnIn_2S_4復合光催化劑提高催化活性機理分析45
• 3.4 本章小結45-47
• 第四章 CuO 負載 ZnIn_2S_4光催化劑的制備及其催化性能47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 實驗部分47-49
• 4.2.1 主要試劑47-48
• 4.2.2 CuO/ZnIn_2S_4光催化劑的制備48
• 4.2.3 CuO/ZnIn_2S_4光催化劑的表征48
• 4.2.4 光催化反應活性評價48-49
• 4.3 結果與討論49-55
• 4.3.1 XRD 晶相分析49-50
• 4.3.2 SEM 形貌分析50-51
• 4.3.3 UV-Vis 圖譜分析51-52
• 4.3.4 BET 比表面積分析52-53
• 4.3.5 CuO/ZnIn_2S_4光催化降解 MB 測試53-54
• 4.3.6 機理分析54-55
• 4.4 本章小結55-56
• 結論與展望56-58
• 結論56-57
• 展望57-58
• 參考文獻58-67
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果67-68
• 致謝68-69
• 答辯委員會對論文的評定意見69

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前7條

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  本文關鍵詞：ZnIn_2S_4光催化劑的制備、改性及其催化性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：277366