近年來,能源危機(jī)以及環(huán)境問題日益嚴(yán)峻,太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源,引起了研究人員越來越多的關(guān)注。目前,光催化氧化技術(shù)被認(rèn)為是解決環(huán)境污染問題最有應(yīng)用前景的技術(shù)之一。因此,開發(fā)新型的具有高效可見光響應(yīng)的光催化材料對太陽能轉(zhuǎn)化方面的實(shí)際應(yīng)用具有重要意義。自然界中的綠色植物可以通過光合作用實(shí)現(xiàn)從光能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)換,利用師法自然的仿生思想,通過模仿自然界中的能量轉(zhuǎn)換過程以及特殊生物的結(jié)構(gòu)和功能特性,可以得到多種性能優(yōu)良的仿生光催化劑。本文基于半導(dǎo)體光催化劑的潛在應(yīng)用背景,針對光催化劑研究中重要科學(xué)問題,利用仿生思想,制備了多種粉狀和具有自支撐三維（3D）仿生結(jié)構(gòu)的氧化鋅（Zn O）基光催化劑,測試了其光催化降解有機(jī)污染物性能、電化學(xué)性質(zhì)和光催化水裂解產(chǎn)氫性能。首先,從功能仿生角度出發(fā),借助聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的輔助作用,在膠體溶液中原位合成形貌尺寸相對均勻的一維棒狀結(jié)構(gòu)金納米粒子與Zn O的異質(zhì)結(jié)（Au/Zn ONRs）光催化劑,Au納米球顆粒（Au NSs）均勻負(fù)載在Zn O六棱柱的外表面。通過調(diào)控Au/Zn ONRs中的Au NSs的負(fù)載量來實(shí)現(xiàn)光催化效果的優(yōu)化,... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

纖鋅礦型ZnO結(jié)構(gòu)的模型

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文 BiVO4是一種重要的鉍系三元氧化物，因其具有廣泛的可見光響應(yīng)，它也地應(yīng)用于光催化領(lǐng)域。.2.3 仿生半導(dǎo)體光催化劑結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)衍生功能�；瘜W(xué)家致力于締造人工的自然界，不僅為現(xiàn)結(jié)構(gòu)之美，更是為了創(chuàng)造功能之美。自然界的光合作用可以實(shí)現(xiàn)從光能到能之間的轉(zhuǎn)換，化學(xué)家們通過模仿自然界中的能量轉(zhuǎn)換過程以及特殊生物的和功能特性，制備了多種多樣的仿生光催化劑。仿生光催化劑主要可以分為幾類：

1.3 BiVO4 在 (010) 和 (110) 晶面的電荷分離及選擇性氧化還原機(jī)理示意圖[88]2 離子摻雜通過在半導(dǎo)體中摻雜離子來提高半導(dǎo)體光催化劑的活性[89]。主要分為金屬陽摻雜和非金屬陰離子摻雜，其中金屬陽離子摻雜還包括過渡金屬陽離子摻雜土金屬離子摻雜。當(dāng)金屬陽離子摻雜時(shí)，金屬元素的 d 軌道和 TiO2晶格中i 離子的 d 軌道導(dǎo)帶相重疊，使得 TiO2的導(dǎo)帶寬化下移，導(dǎo)致帶隙變窄，從展了半導(dǎo)體在可見光下的吸收[90]。并且，金屬離子的摻雜可在半導(dǎo)體的晶引入缺陷或者改變結(jié)晶度，并在半導(dǎo)體的導(dǎo)帶中引入雜質(zhì)能級。該雜質(zhì)能級從以下幾個(gè)方面來促進(jìn)半導(dǎo)體的光催化性能[89]：（1）摻雜的金屬離子的 d 電子可以與半導(dǎo)體的導(dǎo)帶或者價(jià)帶之間進(jìn)行電荷，從而使得半導(dǎo)體的紫外-可見吸收光譜發(fā)生紅移，拓展其在可見光下的吸


本文編號：3037572