基于半導(dǎo)體材料的光（電）催化（指光催化和光電催化）技術(shù)可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為高能量密度的化學(xué)能,是解決目前全球能源危機(jī)和環(huán)境污染的有效途徑之一。其中,高效、穩(wěn)定半導(dǎo)體光（電）催化材料的開發(fā)和光（電）催化作用機(jī)理的研究是實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的關(guān)鍵步驟和重要基礎(chǔ)。鑒于此,本論文通過(guò)異質(zhì)結(jié)構(gòu)筑、晶面調(diào)控、多孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及納米結(jié)構(gòu)自組裝等多種材料設(shè)計(jì)手段聯(lián)合采用的策略成功開發(fā)了片對(duì)片型m-BiVO4/（001）TiO2異質(zhì)結(jié)光催化劑、海綿狀多孔ZnFe2O4/TiO2異質(zhì)結(jié)光催化劑和納米棒陣列ZnFe2O4光陽(yáng)極三種高效穩(wěn)定的光（電）催化體系,并從有機(jī)物降解和水分解兩個(gè)重要應(yīng)用方面對(duì)光（電）催化性能和光（電）催化反應(yīng)機(jī)理等進(jìn)行了研究。本論文由以下七章構(gòu)成:第1章緒論首先簡(jiǎn)述了在全球性能源危機(jī)和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的背景下,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。隨后介紹了有關(guān)半導(dǎo)體物理的基本概念和理論,包括半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體/溶液界面的形成等。然后重點(diǎn)綜述了基于半導(dǎo)體材料光（電）催化研究的進(jìn)展,包括光（電）催化的基本原理、通用實(shí)驗(yàn)裝置、活性評(píng)價(jià)參數(shù)、半導(dǎo)體光（電）催化材料的發(fā)展（影響活性的主要因素和常用的改性手段）... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：140 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１?（ａ）?２０１６年美國(guó)能源部報(bào)道的１９９０年至２０４０年世界能源消耗

石油和天然氣）來(lái)實(shí)現(xiàn)社會(huì)的工業(yè)化，到２０１２年化石燃料在世界能源消耗總量??中仍占有高達(dá)８４％的比例。［１］?一方面，隨著全球人口增長(zhǎng)和發(fā)展中國(guó)家工業(yè)??化，未來(lái)幾十年全球能源消耗將急劇增加（圖１．１ａ）。己知的化石燃料儲(chǔ)量相??當(dāng)于約１４００?ＴＷｙ能量，也就是說(shuō)大約５０年以后化石資源將被消耗殆盡。而??且，石油和天然氣儲(chǔ)量在全球的分布很不均勻［２］，大部分能源供應(yīng)主要集中在??少數(shù)國(guó)家手中（如圖１．ｌｂ所示）。目前這種發(fā)達(dá)國(guó)家集中生產(chǎn)和分配策略已經(jīng)??不能滿足發(fā)展中國(guó)家的需求，是引發(fā)邊疆爭(zhēng)端和政治沖突的導(dǎo)火索之一。另一??方面，使用化石燃料對(duì)全球氣候和環(huán)境造成了巨大危害。在過(guò)去１５０年中，化??石燃料燃燒過(guò)程產(chǎn)生的二氧化碳（Ｃ０２）以前所未有的速度在大氣中累積，引??發(fā)全球氣溫的快速升高，導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。為了緩解這一持續(xù)的氣候變??化及其后果，１３４個(gè)國(guó)家于２０１６年通過(guò)了“巴黎協(xié)定”，承諾迅速減少全球??Ｃ０２排放量。［３］因此

量就可以使得ＶＢ中的電子（ｅ＿）激發(fā)到ＣＢ中，同時(shí)在ＶＢ留下空的能態(tài)（即??空穴，ｈ＋），激發(fā)態(tài)的ｈ＋與＾都能參與導(dǎo)電。??光催化劑和光電極材料主要是半導(dǎo)體。如圖１－４所示，半導(dǎo)體可分為本征??半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體。理想情況下，純凈無(wú)缺陷的半導(dǎo)體被稱為本征半導(dǎo)體。??在本征半導(dǎo)體中摻入少量的適當(dāng)雜質(zhì)或者當(dāng)某些空位、間隙原子及代位原子等??缺陷存在時(shí)，一般會(huì)在禁帶中產(chǎn)生附加的電子能級(jí)，這種半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)??體。根據(jù)摻雜類型的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為ｎ型和ｐ型兩種。在ｎ型半導(dǎo)體??中，附加能級(jí)（ＥＤ）接近ＣＢ能級(jí)，附加能級(jí)上的ｅ＿容易激發(fā)到ＣＢ，雜質(zhì)原子??成為帶正電的固定離子，通過(guò)雜質(zhì)中的ｅ？導(dǎo)電；而在ｐ型半導(dǎo)體中，附加能級(jí)??（ＥＡ）接近ＶＢ能級(jí)，雜質(zhì)原子很容易捕獲ＶＢ上的ｅ＿成為帶負(fù)電的固定離??子，通過(guò)由雜質(zhì)帶來(lái)的ｈ＋導(dǎo)電。??個(gè)??Ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ?ｎ－ｔｙｐｅ?ｐ－ｔｙｐｅ??ＣＪＢ?ＣＢ?ＣＢ??ｃ?Ｅｆ???ｕ??ＭＭ：Ｍ?＾??圖１－４半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)示意圖。ＣＢ和ＶＢ分別表示導(dǎo)帶和價(jià)帶

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Enhanced photocatalytic activity of sponge-like ZnFe2O4 synthesized by solution combustion method[J]. Song Sun,Xiaoyan Yang,Yi Zhang,Fan Zhang,Jianjun Ding,Jun Bao,Chen Gao.  Progress in Natural Science:Materials International. 2012(06)



本文編號(hào)：3416097