氫能因其具有清潔性和高能量密度的特點而被廣泛認為是化石燃料的有效替代品。利用太陽能進行光催化制氫是一種價格低、無污染、可持續(xù)性利用的制氫技術(shù)。自從發(fā)現(xiàn)TiO₂納米催化劑能夠進行光解水制氫反應(yīng),新型半導(dǎo)體催化劑的發(fā)展呈現(xiàn)加速趨勢。在眾多的半導(dǎo)體光催化材料中,硫化鎘(CdS)因其相對較窄的帶隙(2.42 e V)而受到廣泛的關(guān)注,然而,單純的CdS存在著化學穩(wěn)定性差、光腐蝕嚴重、催化活性較低等問題,通過在CdS中引入Zn²⁺構(gòu)建特殊結(jié)構(gòu)以及修飾價格低廉的非貴金屬助催化劑可以有效地提高其光解水制氫性能。因此,為了得到低價高效率的CdS基光解水制氫催化劑,本研究制備了雙晶格結(jié)構(gòu)的硫化鋅鎘(Zn_xCd_1-xS)固溶體并在其表面修飾了非貴金屬助催化劑磷化鎳(Ni₂P)以及制備了核殼結(jié)構(gòu)的硫化鋅鎘(Zn_xCd_1-xS)納米棒并在其表面修飾了非貴金屬助催化劑硫化鎢(WS₂)納米片,并對催化劑的光解水制氫性能進行了考察,具體研究內(nèi)...

【文章頁數(shù)】：69 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 光解水制氫研究
        1.2.1 光解水制氫研究背景
        1.2.2 光解水制氫基本原理
    1.3 光解水制氫影響因素
        1.3.1 催化劑的元素組成
        1.3.2 催化劑的能帶結(jié)構(gòu)
        1.3.3 催化劑的形貌結(jié)構(gòu)
        1.3.4 催化劑的晶體結(jié)構(gòu)
        1.3.5 催化過程犧牲劑條件
    1.4 光解水制氫研究進展
        1.4.1 光解水制氫催化劑分類
        1.4.2 硫化鎘納米催化劑材料
        1.4.3 硫化鎘納米催化劑產(chǎn)氫性能提高的方法
    1.5 本課題的研究意義及內(nèi)容
2 Ni₂P/Zn_0.5Cd_0.5S復(fù)合材料的制備及其光解水制氫性能的研究
    2.1 引言
    2.2 實驗部分
        2.2.1 實驗試劑與儀器設(shè)備
        2.2.2 Zn_xCd_1-xS固溶體的合成
        2.2.3 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS復(fù)合材料的合成
        2.2.4 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS復(fù)合材料的表征
        2.2.5 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS光解水產(chǎn)氫性能及其穩(wěn)定性測試
        2.2.6 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS光電/電化學測試
    2.3 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS復(fù)合材料的表征分析
        2.3.1 X射線粉末衍射(XRD)分析
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM、HRTEM、STEM-EDX)
        2.3.4 X射線光電子能譜(XPS)分析
        2.3.5 紫外熒光光譜(UV-vis)分析
        2.3.6 光致發(fā)光光譜(PL)分析
        2.3.7 光電流效應(yīng)分析
        2.3.8 電化學(EIS)分析
    2.4 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS復(fù)合材料光解水制氫性能研究
        2.4.1 不同Zn/Cd摩爾比對Zn_xCd_1-xS固溶體產(chǎn)氫活性的影響
        2.4.2 不同Ni₂P負載量對Zn_xCd_1-xS固溶體產(chǎn)氫活性的影響
        2.4.3 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS催化劑產(chǎn)氫活性的穩(wěn)定性研究
        2.4.4 Ni₂P/Zn_xCd_1-xS光解水制氫機理研究
    2.5 本章小結(jié)
3 WS₂/CdS@ZnCdS復(fù)合材料的制備及其光解水制氫性能的研究.
    3.1 引言
    3.2 實驗部分
        3.2.1 實驗試劑與儀器設(shè)備
        3.2.2 CdS納米棒的合成
        3.2.3 CdS@ZnCdS復(fù)合材料的合成
        3.2.4 WS₂納米片的合成
        3.2.5 WS₂/CdS@ZnCdS復(fù)合材料的合成
        3.2.6 WS₂/CdS@ZnCdS復(fù)合材料的表征
        3.2.7 WS₂/CdS@ZnCdS光解水產(chǎn)氫性能及其穩(wěn)定性測試
        3.2.8 WS₂/CdS@ZnCdS光電/電化學測試
    3.3 WS₂/CdS@ZnCdS復(fù)合材料的表征分析
        3.3.1 X射線粉末衍射(XRD)分析
        3.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)分析
        3.3.3 透射電子顯微鏡(TEM、HRTEM、STEM-EDX)
        3.3.4 X射線光電子能譜(XPS)分析
        3.3.5 Zeta電位測試分析
        3.3.6 紫外熒光光譜(UV-vis)分析
        3.3.7 光致發(fā)光光譜(PL)分析
        3.3.8 光電流效應(yīng)分析
        3.3.9 電化學(EIS)分析
    3.4 WS₂/CdS@ZnCdS復(fù)合材料光解水制氫性能研究
        3.4.1 不同Zn²⁺加入量對CdS納米棒產(chǎn)氫活性的影響
        3.4.2 不同WS₂負載量對CdS@ZnCdS核殼納米棒產(chǎn)氫活性的影響
        3.4.3 WS₂/CdS@ZnCdS催化劑產(chǎn)氫活性的穩(wěn)定性研究
        3.4.4 WS₂/CdS@ZnCdS光解水制氫機理研究
    3.5 本章小結(jié)
4 結(jié)論和展望
    4.1 結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻
個人簡歷、在學期間發(fā)表的學術(shù)論文與研究成果
    個人簡歷
    學位論文
致謝



本文編號：3757284