本文關(guān)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(jī)和環(huán)境污染如今已成為人類面臨的全球性問(wèn)題，構(gòu)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(jīng)成為世界各國(guó)高度關(guān)注的焦點(diǎn)和重大戰(zhàn)略。太陽(yáng)能由于其取之不盡、潔凈無(wú)污染、可再生等優(yōu)點(diǎn)，，必將在未來(lái)的新能源開發(fā)中起著舉足輕重的地位。半導(dǎo)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(jī)污染物，是一種綠色環(huán)保技術(shù)。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(duì)它進(jìn)行改性和催化性能研究，旨在提高其催化活性，主要的研究?jī)?nèi)容如下： （1）采用水熱法合成的ZnIn2S4作為前驅(qū)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(shù)對(duì)樣品進(jìn)行表征。考察了N的摻雜量對(duì)催化劑晶體結(jié)構(gòu)和在可見光條件下催化降解亞甲基藍(lán)（MB）性能的影響。結(jié)果表明：N的摻入能夠影響催化劑的晶體結(jié)構(gòu)和形貌，提高催化劑在可見光范圍內(nèi)的吸收強(qiáng)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(shí)分析了N摻雜ZnIn2S4光催化活性提高的機(jī)理。 （2）在無(wú)模板劑、無(wú)有機(jī)溶劑和無(wú)表面活性劑條件下制備了核-殼型TiO2@ZnIn2S4復(fù)合光催化劑，采用XRD、TEM和UV-Vis手段表征了樣品的晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)和光學(xué)性質(zhì)。XRD結(jié)果表明通過(guò)水熱合成法成功制得TiO2@ZnIn2S4樣品，并且TiO2的加入不會(huì)改變ZnIn2S4晶型；觀察TEM圖片證明TiO2@ZnIn2S4復(fù)合光催化劑樣品具有良好的核-殼型結(jié)構(gòu)；UV-Vis譜圖說(shuō)明了TiO2的加入可以略微降低ZnIn2S4對(duì)可見光的吸收能力。催化降解MB結(jié)果表明核-殼型TiO2@ZnIn2S4復(fù)合光催化劑具有更強(qiáng)的催化性能，在光照反應(yīng)4h后，MB的降解率達(dá)91%。這是因?yàn)閆nIn2S4和TiO2均勻而緊密接觸，兩者之間形成特殊的核-殼結(jié)構(gòu)，有助于發(fā)揮雙組份的協(xié)同效應(yīng)，促進(jìn)光生電子-空穴對(duì)分離，從而提高體系的光催化活性。 （3）以自制的ZnIn2S4作為前驅(qū)體，Cu(NO3)2溶液為浸漬液，采用浸漬-焙燒法制備了CuO/ZnIn2S4復(fù)合光催化劑，采用XRD、SEM、BET和UV-Vis等手段表征了CuO含量對(duì)ZnIn2S4晶體結(jié)構(gòu)、形態(tài)和光學(xué)性質(zhì)的影響，通過(guò)降解MB實(shí)驗(yàn)考察了CuO的加入對(duì)樣品催化性能的影響。XRD結(jié)果證明成功制得CuO/ZnIn2S4樣品，SEM圖片和BET測(cè)試結(jié)果分別表明CuO的加入會(huì)影響其形貌和比表面積大小，UV-Vis譜圖說(shuō)明了CuO可以提高ZnIn2S4對(duì)可見光的吸收能力。催化降解MB實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CuO/ZnIn2S4復(fù)合光催化劑的催化活性顯著提高，當(dāng)CuO的含量為10mol%時(shí)，MB的降解率最大可達(dá)97%。同時(shí)分析了關(guān)于ZnIn2S4光催化活性提高的機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：ZnIn2S4 可見光 光催化 改性 降解MB
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：O643.36
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 半導(dǎo)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(yīng)的基本原理13-14
• 1.1.3 影響光催化反應(yīng)活性的因素14-15
• 1.2 光催化劑的研究現(xiàn)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(dǎo)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(dǎo)體復(fù)合23-25
• 1.3.4 固熔體技術(shù)改性25-26
• 1.4 本論文的研究目的、意義和內(nèi)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?jī)?nèi)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(shí)驗(yàn)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(píng)價(jià)29-30
• 2.3 結(jié)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(jī)理36-37
• 2.4 本章小結(jié)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(shí)驗(yàn)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(yīng)測(cè)試40-41
• 3.3 結(jié)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(jié)構(gòu)分析43-44
• 3.3.4 光催化降解 MB 活性測(cè)試44-45
• 3.3.5 TiO_2@ZnIn_2S_4復(fù)合光催化劑提高催化活性機(jī)理分析45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 第四章 CuO 負(fù)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(shí)驗(yàn)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(yīng)活性評(píng)價(jià)48-49
• 4.3 結(jié)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(cè)試53-54
• 4.3.6 機(jī)理分析54-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論與展望56-58
• 結(jié)論56-57
• 展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果67-68
• 致謝68-69
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見69

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)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(hào)：277366