現(xiàn)如今水體污染和能源短缺已經(jīng)成為世界性難題,尋找有效的、可持續(xù)發(fā)展的綠色途徑已成為重中之重。在眾多可行辦法中,光催化半導(dǎo)體材料降解與制氫,以其獨(dú)有的優(yōu)勢進(jìn)入研究者的視野,并受到科學(xué)界廣泛關(guān)注。大多數(shù)半導(dǎo)體材料在太陽光下,可以通過本征光電性能進(jìn)行光催化降解,有效治理水體污染,此外,還有部分具有適合能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料,可以直接在光照下通過光催化分解水產(chǎn)氫。眾所周知,氫能是一種無污染、高燃燒能的新型能源,可替代傳統(tǒng)化石燃料,其在高效供能的同時(shí),還可有效緩解環(huán)境污染。因此,半導(dǎo)體材料光催化降解和制氫已經(jīng)成為解決水體污染和能源短缺的不二之選。在眾多半導(dǎo)體材料中,鈦酸鹽類半導(dǎo)體材料,由于具備適宜的導(dǎo)帶與價(jià)帶位置（負(fù)于H+到H2的還原電位的導(dǎo)帶,正于H2O到O2的氧化電位的價(jià)帶）以及較高的穩(wěn)定性,近年來被廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域,包括鈦酸錳（MnTiO3）、鈦酸鈣（CaTiO3）和鈦酸鍶（SrTiO3）。然而受限于上述材料的本征特性,即寬帶隙限制了可見光利用率,高電子-空穴復(fù)合率限制了光生載流子效率,導(dǎo)致其光催化性能不能被完全開發(fā)利用,因此,如何改善半導(dǎo)體材料對于可見光的吸收以及提高其光生電子的遷移速... 

【文章來源】：浙江理工大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)示意圖

浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文?鈦酸鹽基半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的制備及光催化性能研宄??－１?１?Ｍ??一?０?廣－－ｐ?－「?產(chǎn)——?Ｔ——Ｈ＋／Ｈ２??＞?ｒ￣?＞??土－?廠廠?Ｓ??５?？?＞?ｈ??ｚ?１－?ｍ?＞??１?＾?＾?＾?°?＾??Ｉ?２＇?〇??■?Ｌ?—?１－ｒ?—?Ｕ??３．?Ｐ?°°Ｅ°Ｌｋ：－ｓ－ｄ＇??－?＾?８?ｚ?￡?〇?２?２?ｔ??Ｌ＿?＞５?ｃ?＾??？?〇?３?５?５??４」?Ｓ??圖１．２基本的鈦酸鹽鈣鈦礦帶隙和帶邊緣對于水分解的氧化還原電位。轉(zhuǎn)載自Ｒｅｆ。Ｐ７｜??Ｆｉｇ．?１．２?Ｂａｓｉｃ?ｃａｌｃｉｕｍ?ｔｉｔａｎａｔｅ?ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ?ｂａｎｄ?ｇａｐ?ａｎｄ?ｂａｎｄ?ｅｄｇｅ?ｏｘｉｄａｔｉｏｎ－ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ??ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?ｆｏｒ?ｗａｔｅｒ?ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ．?Ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ?ｆｒｏｍ?Ｒｅｆ．?［３７）??１．３．１．１鈦酸錳??鈦酸錳存在于自然界的紅鈦錳礦（Ｍｎ０＿Ｔｉ０２）中，屬于六方晶系，密度為??４．８４ｇ／ｍＬ，熔點(diǎn)（固液異成分）為１３９０°Ｃ。ＭｎＴｉ０３具有良好的熱穩(wěn)定性、濕度敏??感性、鐵磁性能和光電性能，廣泛用于制作濕度傳感器、陶瓷材料、電磁材料以??及介電材料等［３８，３９］。除此之外，？＾�。保必埃尘哂屑s為３．１ｅＶ的帶隙，對紫外－可見光??具有較好的吸收性，可以作為理想的光催化劑，用于降解水中的污染物［４（）］。??１＿３丄２鈦酸鈣??鈦酸鈣為黃色晶體，難溶于水。室溫下，密度為３．９８ｇ／ｍＬ，熔點(diǎn)為１９８０°Ｃ。??屬于立方晶系，鈦離子與六個(gè)氧離子形成

士學(xué)位論文?鈦酸鹽基半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的制備及光催化性能研究??［９１，９２］，即跨越帶隙（類型Ｉ），交錯(cuò)帶隙（類型ＩＩ）和斷裂帶隙（類型ＩＩＩ），如??圖所示［９１］。??（ａ＞?廣、?（ｂ）?＾?（ｃ）?Ｒｅａｕｃｙ??ＣＢ?Ｑ?６?Ｏ?＇?ＣＢＩ＇?０?０?０＾?＼??ｊＭ??Ｔ?ＣＭＷＶ?Ｖ?、?Ｐｈｏｔｏｏｔａｌｙｓｌｌｌ??丨?ｖｅｋＳｄ??Ｏｘｉｄａｔｉｏｏ?ｍ??Ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｓｔ?Ｉ??ＴＶＰｅｌ?ＴｙＰｅ?１１?Ｔｙｐｅ?ＩＩＩ??圖１．４半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的不同類型示意圖。轉(zhuǎn)載自Ｒｅｆ。丨９１］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ?ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎｓ．??Ｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄ?ｆｒｏｍ?Ｒｅｆ．?［９１］??對于跨越帶隙，具有較窄帶隙的光催化劑的ＶＢ和ＣＢ被限制在具有較寬帶??隙的光催化劑內(nèi)。當(dāng)照射的光子能量超過一定值時(shí)，光生電子－空穴對的電子發(fā)??生躍遷，由于帶隙邊緣位置導(dǎo)致混合結(jié)構(gòu)內(nèi)所有電荷載流子在單個(gè)組分內(nèi)傳遞和??累積。對于交錯(cuò)帶隙，帶邊在第一光催化劑和第二光催化劑之間交錯(cuò)［９３］。由于??兩個(gè)半導(dǎo)體之間化學(xué)勢的差異，形成了向上或向下的帶彎曲，從而導(dǎo)致電荷載流??子沿相反方向轉(zhuǎn)移。該過程可以改善電子－空穴在異質(zhì)結(jié)的各個(gè)部分上的分離，??以減緩電荷重組，延長光生電子－空穴對的壽命［９４１。ＩＩＩ型（斷裂帶隙）異質(zhì)結(jié)的??結(jié)構(gòu)特征是第二光催化劑的ＶＢ和ＣＢ邊緣位于第一光催化劑的ＣＢ電位之上且??不相互交叉［９５］�；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，近期，一種新型的類似于交錯(cuò)間隙（類型ＩＩ）

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]化學(xué)鍍法制備CoP量子點(diǎn)修飾g-C3N4用于光催化產(chǎn)氫（英文）[J]. 戚克振,呂文秀,Iltaf Khan,劉書源.  Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)
[2]Co（Ⅱ）-空穴和Pt-電子助催化劑協(xié)同作用增強(qiáng)P摻雜g-C3N4光催化產(chǎn)氫性能（英文）[J]. 孫扣華,沈珺,劉芹芹,唐華,張明義,Syed Zulfiqar,雷春生.  Chinese Journal of Catalysis. 2020(01)
[3]納米鈦酸鋇微粉的制備[J]. 趙培峰,孫樂民.  材料開發(fā)與應(yīng)用. 2003(01)
[4]PbTiO3納米粉的制備及光催化研究[J]. 張志蘭,戴潔,卞國慶.  化學(xué)研究與應(yīng)用. 2000(05)



本文編號(hào)：3292345