過度消耗不可再生化石燃料,引起了大氣環(huán)境中的CO2濃度迅速升高。嚴重的能源危機和惡劣的生態(tài)環(huán)境問題引起了廣泛的關(guān)注,大量的研究探索工作也對此而展開。通過太陽能驅(qū)動或電化學轉(zhuǎn)化將CO2變成高附加值的產(chǎn)品,這對于遏制因人類活動排放的CO2和緩解能源危機則是一種有效方式。然而,在催化反應(yīng)過程中催化劑普遍面臨著有限的催化位點、高的載流子復(fù)合率以及緩慢的電荷轉(zhuǎn)移動力學過程等問題,導(dǎo)致了CO2在還原轉(zhuǎn)化中效率偏低。因此,尋找高活性催化劑對CO2還原的實際應(yīng)用有著重要意義。本論文將嘗試通過有效表面活性位點、異質(zhì)界面以及單分散金屬位點結(jié)構(gòu)設(shè)計、構(gòu)建,調(diào)節(jié)相應(yīng)催化劑的物理、化學及電子特性,從而提升光/電CO2還原性能。主要研究內(nèi)容如下:（1）控制合成具有鋸齒狀邊緣的二維PbS納米片（e-PbSNS）,用于光催化CO2還原轉(zhuǎn)化。在光敏劑Ru（bpy）3Cl2的體系中,e-PbS NS表現(xiàn)出優(yōu)異的光還原CO2到CO催化活性（11.3 umol/h）并且明顯優(yōu)于其體相結(jié)構(gòu)的PbS（3.3 umol/h）。豐富邊緣結(jié)構(gòu)的e-PbS NS存在不飽和狀態(tài)懸掛鍵,有利于暴露更多邊緣位點,促進光生電子的轉(zhuǎn)移,增強CO2... 

【文章來源】：中國科學技術(shù)大學安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１，１半導(dǎo)體材料光催化過程示意圖??Ｆｕｒｅｓｃｅｍａｃａｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅｈｏｔｏｃａｔａｃｒｏｃｅｓｓ?ｏｖｅｒ?ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｏｒ??

?第Ｉ章緒論???Ｚｈａｎｇ等研究人員報道采用原位化學氣相沉積的方式將單層氮摻雜石墨烯（ＮＧ）??生長到ＣｄＳ空心球結(jié)構(gòu)殼層上（圖１．２），構(gòu)造ＮＧ／ＣｄＳ復(fù)合結(jié)構(gòu)有效地提升光??催化（：０２還原活性［３１１。氮摻雜石墨烯－ＣｄＳ復(fù)合結(jié)構(gòu)擁有著ＣｄＳ空心內(nèi)部構(gòu)造增??強光的吸收、捕獲，殼層石墨烯的薄層也減少電子遷移的距離，緊密接觸的內(nèi)外??連接結(jié)構(gòu)便于電荷載流子分離、轉(zhuǎn)移。同時表面薄層石墨烯也有助于Ｃ０２分子??吸附、活化作用。設(shè)計制備的無縫接觸光催化劑（ＣｄＳ）與助催化劑（石墨烯）??提供了一個大面積的界面電荷轉(zhuǎn)移平臺，顯著提升光還原ｃｏ２性能，其還原產(chǎn)??物活性分別是純ＣｄＳ空心結(jié)構(gòu)的４倍（ＣＯ）、５倍（ＣＨ４）。研究中發(fā)現(xiàn)層狀助??催化劑與光催化劑的突出作用，為構(gòu)造其他無縫銜接、大面積緊密接觸的復(fù)合異??質(zhì)結(jié)構(gòu)提供有效方法。??（ａ）?，?ａ，ｉ？？?．??Ｓｉ０２?ＣｄＳ／５ｉ０２?ＮＧ／ＣｄＳ／Ｓｉ０２?ＮＧ／ＣｄＳ??ＥＬ＾ｄＪ?ｉｋＬｌ?１，??８８?Ｂ．３?ａ．６?８．＊?Ｔ－Ｂ?ｔＷ？?Ｉ３ＳＳ?Ｓ？Ｈ＞?ｔＳ６（＞?�。�?ｗ?Ｃ４Ｓ?Ｃ４Ｇ？?ｔ；？ＥＪ２?ＣｄＣ３??Ｒｄｉ？ｉｖ？?Ｗａｖｅａｕｒａｂ＾ｒ?（？？＇＊）?Ｓａｉａｐｆｃ＊??ｓ’：｜（ｅｔ，?ｐｒ￣ｊ?＾ｒｎ?Ｒｉｊ??１：?７／／／Ｉ—．．．Ｉ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ｉ—??＼＾ｋＬＬＭ?１?ｌｇｌ?１?，??＊?ｉ?＊?＼ｉ?ｎ?２３ｆ?２９?￥９?ｉ５?Ｕ?ｆｆ?ｔｓ??Ｔｉｍ?｛ｂ》?ｏｆ＊??圖１．２?（ａ）氮摻雜石墨烯／ＣｄＳ空心復(fù)合結(jié)構(gòu)（ＮＧ／Ｃ

?第１章緒論???點，增強反應(yīng)動力學行為［３４，３５］。??Ｋｈｏｊｉｎ等人研究報道層狀堆垛的Ｍ０Ｓ２有著金屬Ｍｏ終端邊緣表現(xiàn)出最好的??Ｃ０２電催化活性優(yōu)異的電催化性能可歸因于Ｍ〇Ｓ２邊緣Ｍｏ終端暴露（圖１．３??ａ－ｂ），結(jié)合掃描透射電鏡和理論計算揭示了?Ｍ〇Ｓ２邊緣暴露的金屬Ｍｏ由于其固??有的金屬特性和高ｄ－帶中心，使得成為催化中心，因而顯現(xiàn)出良好的催化性能（圖??１，３?ｃ）。為證實邊緣位點作用的Ｍ０Ｓ２帶來Ｃ〇２電還原快的反應(yīng)速率，研究人員??進一步合成垂直排列的?Ｍ０Ｓ２?納米片（Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ?ａｌｉｇｎｅｄ?Ｍ０Ｓ２?ｎａｎｏｓｈｅｅｔ，ＶＡＭ０Ｓ２??ＮＳ）（圖１．３ｄ），考察其垂直邊緣結(jié)構(gòu)特性。在ＣＯ２電還原過程中相同條件下??垂直排列Ｍ〇Ｓ２有著比體相結(jié)構(gòu)更優(yōu)的催化活性（圖１．３?ｆ），高活性確實歸因于??高密度垂直排列的ＭｏＳ２邊緣位點金屬Ｍｏ原子作用Ｃ０２催化還原。??（ａ）?ｆｂ）?（ｃ）?＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿??■?ｒ?／?；?＝ｒ：；；??／ｐｆ－０?０５?１０?１５?２０?２５?３０?－０．８?－０．４?０．０?０．４?０．８?１－２??＊ｒ?雄—．＇－Ｔ—?．■—，?，￣￣＿＿?ｌ１／?Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?｛Ｖ?ｖｅｒｓｕｓ?ＲＨＥ）??＿幽幌??＾?爾娜－０．３?－０．４?０．０?０．４?０．８?１．２??Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ?（Ｖ?ｖｅｒｓｕｓ?ＲＨＥ）??圖１．３?（ａ）?ＭｏＳ２邊緣的ＨＡＡＤＦ和ＨＡＡＤＦ像；（ｂ）線掃確定邊緣終端為Ｍｏ原子；（ｃ）??Ｃ０２還原性能測試：（ｄ）垂直排列ＭｏＳ２的ＳＴＥＭ圖，（ｅ）垂直排列Ｍ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于光電催化還原CO2為燃料的設(shè)計進展（英文）[J]. 張寧,龍冉,高超,熊宇杰.  Science China Materials. 2018(06)



本文編號：3421395