發(fā)布時(shí)間：2021-06-07 02:58

　　陽光作為一種無處不在的可再生能源,為地球存儲(chǔ)了豐富的能量。半導(dǎo)體光催化技術(shù)因?yàn)槠淇梢灾苯永米匀还饨鉀Q環(huán)境問題,具有非常重要的研究意義。然而,傳統(tǒng)金屬硫化物半導(dǎo)體,通常具有較弱的環(huán)境穩(wěn)定性、較快的載流子復(fù)合率等特性,極大地阻礙了硫化物半導(dǎo)體的應(yīng)用和發(fā)展。因此,探索合適的方法提升其光吸收范圍、載流子遷移速率及環(huán)境穩(wěn)定性是保障傳統(tǒng)金屬硫化物半導(dǎo)體大規(guī)模使用的基礎(chǔ)。本文利用有機(jī)半導(dǎo)體修飾金屬硫化物,用于設(shè)計(jì)與制備高活性、高穩(wěn)定性的寬光譜響應(yīng)光催化材料。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)制備材料的光催化去除Cr（VI）性能、化學(xué)性質(zhì)、物理結(jié)構(gòu)等數(shù)據(jù)分析,深入研究性能提升的內(nèi)在機(jī)理,并證明其穩(wěn)定性。在本文中,通過原位負(fù)載的方法調(diào)控負(fù)載導(dǎo)電聚合物的含量來提升硫化物的吸光范圍和載流子遷移速率;在研究光催化去除Cr（VI）性能的基礎(chǔ)上,充分地研究影響光催化去除Cr（VI）性能的根本原因,以進(jìn)一步提升復(fù)合材料的催化活性。通過簡單靜電吸附方法實(shí)現(xiàn)催化劑的制備,并用于其他環(huán)境污染物的降解（2-巰基苯并噻唑）,以探索催化劑的多功能化。本文的研究內(nèi)容主要如下:1.首先通過原位聚合法設(shè)計(jì)了寬光譜響應(yīng)（UV-Vis-NIR）的聚吡咯... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

半導(dǎo)體光催化劑反應(yīng)示意圖[16]

導(dǎo)電聚合物改性硫化物光催化劑的構(gòu)建及其去除Cr(VI)研究6圖1.3在傳統(tǒng)的光響應(yīng)異質(zhì)結(jié)光催化劑的情況下，三種不同類型的電子-空穴對(duì)分離示意圖：(a)I型，(b)II型，(c)III型[16]Fig.1.3Schematicillustrationofthethreedifferenttypesofseparationofelectron-holepairsinthecaseofconventionallight-responsiveheterojunctionphotocatalysts:(a)type-I,(b)type-II,(c)type-IIIheterojunctions[16]Dong等人[22]采用不同前驅(qū)體原位煅燒法制得g-C3N4/g-C3N4無金屬類型II異質(zhì)結(jié)構(gòu)光催化劑并對(duì)其催化性能進(jìn)行測試。研究結(jié)果表明，可見光照射下，相比單種前驅(qū)體煅燒的g-C3N4單體，g-C3N4/g-C3N4復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的光催化去除NO性能。這種匹配的能帶結(jié)構(gòu)使得載流子分離速率明顯加快，并且載流子的壽命被明顯延長，機(jī)理圖如圖1.4a所示。Yang等人[23]通過簡單的脈沖電沉積方法成功制備出大比表面積和吸附強(qiáng)的Bi2S3/TiO2光催化劑，并將其用于協(xié)同降解2,4-二氯苯氧基乙酸與鉻離子還原。這種獨(dú)特的類型II異質(zhì)結(jié)構(gòu)巧妙的將光生載流子分離，使得復(fù)合材料的光催化性能得到很大的提升，機(jī)理圖如圖1.4b所示。Guan等人[24]采用兩步水熱法成功制備出零維AgIn5S8/二維ZnIn2S4的0D/2D異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料（圖1.4c），并將其應(yīng)用于光催化分解水制氫。研究結(jié)果表明在可見光照射下，最佳比30%AgIn5S8/ZnIn2S4的光催化分解水制氫效率為單體

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文7ZnIn2S4和AgIn5S8的3.6和17.6倍。將AgIn5S8納米顆粒負(fù)載在ZnIn2S4表面上，復(fù)合材料不僅表現(xiàn)出增強(qiáng)的可見光吸收性能，其匹配的能帶結(jié)構(gòu)與較緊密的結(jié)合界面使得載流子遷移速率得到很大的提升。如圖1.4d所示[25]，三維（3D）ZnIn2S4/CdS復(fù)合材料表現(xiàn)出較高的光催化鉻離子還原性能。由于其特殊的能帶結(jié)構(gòu)，使得光生載流子的遷移速率得到顯著的提升。圖1.4異質(zhì)結(jié)構(gòu)中e/h+對(duì)的遷移示意圖：(a)g-C3N4/g-C3N4[22]；(b)Bi2S3/TiO2[23]；(c)AgIn5S8/ZnIn2S4[24]；(d)ZnIn2S4/CdS[25]Fig.1.4Thetransferbehaviorsofthephotogeneratedholesandelectronsinthecaseofconventionallight-responsiveheterojunctionphotocatalysts;(a)g-C3N4/g-C3N4[22];(b)Bi2S3/TiO2[23];(c)AgIn5S8/ZnIn2S4[24];(d)ZnIn2S4/CdS[25]雖然上述異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合光催化劑能在一定程度上有效地增強(qiáng)載流子的分離能力，因?yàn)槟軒ЫY(jié)構(gòu)的因素，e與h+轉(zhuǎn)移到具有較低還原電位和低氧化電位的半導(dǎo)體上，導(dǎo)致復(fù)合光催化劑的氧化與還原能力在很大程度上被限制。為了克服這一缺點(diǎn)，1979年Bard等人提出Z型機(jī)制，在提升載流子分離速率的同時(shí)，最大化保留了復(fù)合材料的氧化與還原能力[26]。傳統(tǒng)的Z型機(jī)制是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上不同的光催化劑組成（圖1.5）。在光催化反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)候，光生電子會(huì)與另

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]原位聚合PPy/g-C3N4復(fù)合物增強(qiáng)可見光催化性能（英文）[J]. 韓紅桔,傅敏,李亞林,關(guān)偉,盧鵬,胡雪利.  催化學(xué)報(bào). 2018(04)



本文編號(hào)：3215709