當(dāng)前環(huán)境下,人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)能源的需求越來(lái)越多,人們進(jìn)行社會(huì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境造成的破壞越來(lái)越嚴(yán)重,傳統(tǒng)的獲取能源的方式已經(jīng)不能滿足人們的需求,且傳統(tǒng)化石能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)利用產(chǎn)生大量的污染物,造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題,已經(jīng)威脅到人類(lèi)賴以生存的環(huán)境,影響人們的身體健康。半導(dǎo)體催化材料以太陽(yáng)光作為能量輸入,可以實(shí)現(xiàn)光解水獲取氫氣,還原二氧化碳以及降解污染物等,不僅可以產(chǎn)生能量供應(yīng)生產(chǎn)和生活使用,還可以治理污染減輕生態(tài)環(huán)境所面臨的壓力。半導(dǎo)體材料光催化技術(shù)巨大的應(yīng)用前景吸引著眾多學(xué)者的關(guān)注。釩酸鉍和硫化鎘這兩種半導(dǎo)體材料在可見(jiàn)光下有著良好的光電轉(zhuǎn)化能力,在光催化方面有著廣泛的應(yīng)用。本文通過(guò)水熱法制備晶面分離的十面體狀單斜相釩酸鉍,并通過(guò)可見(jiàn)光照射釩酸鉍晶面誘導(dǎo)效應(yīng)將硫化鎘納米顆粒沉積在釩酸鉍的{010}面上,并調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件和BiVO₄與CdS前驅(qū)物比例來(lái)制備性能優(yōu)異的復(fù)合光催化劑材料,基于表征測(cè)試分析復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、光電性能以及光催化性能。本論文主要內(nèi)容如下:（1）采用水熱法制備出晶面分離的十面體狀單斜相釩酸鉍,并在可見(jiàn)光照射下BiVO₄的光電子聚集面{010... 

【文章來(lái)源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光催化反應(yīng)機(jī)理

這個(gè)過(guò)程也可以稱(chēng)作為人工光合作用[23]。如圖1-2 所示。當(dāng)一束光照射半導(dǎo)體材料時(shí)，材料受到光照激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，并與水分子發(fā)生一系列反應(yīng)，使水分解產(chǎn)生 H2和 O2；在使用氫氣釋放能量的過(guò)程中，不管是直接燃燒釋放熱能，還是燃料電池釋放電能，還是通過(guò)其他途徑利用氫氣釋放能量，其排放產(chǎn)物只有 H2O，并沒(méi)有 CO2以及其他氣體的排放。因此，氫氣釋放能量的過(guò)程是一個(gè)良性可以循環(huán)的過(guò)程。隨著燃料電池技術(shù)發(fā)展，性能提升，制氫成本降低和其他相關(guān)配套裝置的發(fā)展，可為解決當(dāng)前的能源問(wèn)題、全球氣候問(wèn)題和環(huán)境惡化問(wèn)題提供巨大的幫助[24]。圖 1-2 光催化全解水示意圖從熱力學(xué)方面來(lái)說(shuō)，水不能自發(fā)分解生成氫氣和氧氣，在這個(gè)過(guò)程中吉布斯自由能（△G>0）增加是熵減的過(guò)程。換種方式說(shuō)就是在標(biāo)況下，至少需要從外界獲得足夠的能量（237kJ）才能夠使 1mol 的 H2O 完全裂解成氫氣和氧氣。從電化學(xué)方面來(lái)說(shuō)

第一章 緒論為 1.5-1.7 eV 的電子（e-）才能是使水分解[26, 27]。圖 1-3 典型的四電子光催化分解水機(jī)理最近 Liu 等[28]人發(fā)現(xiàn)與上述不同的雙電子光催化逐步分解水制 H2原理，并將此研究結(jié)果發(fā)表在自然雜志上，如圖 1-4。此過(guò)程共有兩步：首先，兩分子 H2O在兩個(gè)能量為 1.78 eV 的電子（e-）參與下生成一分子 H2O2和一分子 H2。由于過(guò)電勢(shì)的存在，實(shí)際上參與反應(yīng)的電子（e-）的能量為 2.0eV；隨后，H2O2發(fā)生歧化反應(yīng)，這是一個(gè)能夠自發(fā)發(fā)生的過(guò)程，但反應(yīng)速率不快，需要外界輔助來(lái)提高其反應(yīng)速率。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)分析[J]. 程一步.  石油石化綠色低碳. 2018(02)
[2]淺析燃料電池[J]. 楊莉婷,馮立綱,張久俊.  自然雜志. 2017(04)
[3]電動(dòng)汽車(chē)用氫燃料電池發(fā)展綜述[J]. 付甜甜.  電源技術(shù). 2017(04)
[4]Developing new understanding of photoelectrochemical water splitting via in-situ techniques:A review on recent progress[J]. Jiajie Cen,Qiyuan Wu,Mingzhao Liu,Alexander Orlov.  Green Energy & Environment. 2017(02)
[5]光化學(xué)合成太陽(yáng)能燃料的研究進(jìn)展[J]. 陳雅倩,吳梁鵬,李娟,李新軍.  新能源進(jìn)展. 2016(06)
[6]水熱法制備Eu復(fù)合BiVO4納米片及其光催化降解性能[J]. 汪志新,黃少斌,費(fèi)志賓,簡(jiǎn)子聰.  化工進(jìn)展. 2016(04)
[7]半導(dǎo)體光催化劑的研究進(jìn)展[J]. 賀國(guó)鋒,張倩,王娟,張雪江,劉晨輝,陳璐璐.  山西化工. 2016(01)
[8]釩酸鉍催化劑的制備與其光催化性能研究進(jìn)展[J]. 吳春紅,黃應(yīng)平,趙萍,周薇,賈漫珂,方艷芬.  應(yīng)用化工. 2015(11)
[9]大規(guī)模工業(yè)制氫工藝技術(shù)及其經(jīng)濟(jì)性比較[J]. 李慶勛,劉曉彤,劉克峰,張?zhí)旄?孔繁華.  天然氣化工（C1化學(xué)與化工）. 2015(01)
[10]探究多相光催化在水污染治理中的應(yīng)用[J]. 孟祥芳,陳愛(ài)燕.  山東工業(yè)技術(shù). 2014(11)

博士論文
[1]復(fù)合TiO2納米管陣列、雜化BiVO4光催化劑的制備及應(yīng)用研究[D]. 李飛.鄭州大學(xué) 2016

碩士論文
[1]釩酸鉍的形貌調(diào)控及光催化性能研究[D]. 王桂林.哈爾濱理工大學(xué) 2016
[2]BiVO4復(fù)合半導(dǎo)體的制備及可見(jiàn)光催化性能的研究[D]. 田鵬.南京理工大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3402976