在眾多的光催化劑中,氧化鋅(ZnO)和硫化鋅(ZnS)因其較強(qiáng)的氧化還原能力以及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,從而被廣泛的研究和報(bào)道。但是由于他們的光生電子-空穴復(fù)合速率較高,對太陽能的吸收范圍較窄,在一定程度上影響了其光催化性能。基于上述原因,本論文以ZnO和ZnS為基體設(shè)計(jì)并合成了三種光催化劑,系統(tǒng)地分析了提高復(fù)合材料光催化性能的方法,具體研究內(nèi)容如下:(1)以有序介孔ZnO為基體,通過水熱法合成了菊花狀的有序介孔CeO₂/ZnO復(fù)合材料。在制備的復(fù)合材料中,ZnO與CeO₂之間形成了異質(zhì)結(jié),該異質(zhì)結(jié)能夠有效地促進(jìn)光生電子-空穴的分離,從而增強(qiáng)樣品的光催化活性。所制備的材料在光催化有機(jī)污染物降解的同時(shí)具有較好的產(chǎn)氫特性,在不添加犧牲劑甲醇的MB水溶液中,制氫率達(dá)到了21.19 mmol/g/h,約為在MeOH水溶液中的2.4倍,且光降解效率沒有降低。(2)以金屬有機(jī)框架材料ZIF-8為前驅(qū)體,采用原位硫化以及陽離子置換的方法得到CeO₂/ZnS-CuS復(fù)合材料,相比于ZnO來說,ZnS具有更強(qiáng)的氧化-還原能力,且共催化劑CuS的引入進(jìn)...

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光催化劑的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 光催化劑種類
        1.2.2 提高光催化劑性能的其它途徑
    1.3 多孔材料
        1.3.1 介孔材料
        1.3.2 金屬有機(jī)框架材料
    1.4 光催化基本原理
        1.4.1 光催化降解有機(jī)染料原理
        1.4.2 光解水產(chǎn)氫基本原理
    1.5 本論文研究目的與意義
    1.6 本論文研究內(nèi)容
第2章 化學(xué)試劑與儀器及測試表征方法
    2.1 化學(xué)試劑
    2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備
    2.3 樣品主要表征方法和設(shè)備
        2.3.1 X射線衍射(XRD)儀
        2.3.2 掃描電子顯微鏡(SEM)和 X射線能量色散譜(EDS)
        2.3.3 透射電子顯微鏡(TEM)分析
        2.3.4 紫外-可見吸收光譜
        2.3.5 氮?dú)馕?解吸附技術(shù)
        2.3.6 X射線光電子能譜(XPS)
        2.3.7 電化學(xué)測試
        2.3.8 熒光光譜測試
    2.4 光催化性能測試
        2.4.1 光降解亞甲基藍(lán)(MB)測試
        2.4.2 光催化產(chǎn)氫測試
        2.4.3 污水中產(chǎn)氫測試
第3章 構(gòu)筑具有光降解過程中產(chǎn)氫特性的菊花狀有序介孔CeO₂/ZnO光催化劑
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)部分
        3.2.1 有序介孔ZnO前驅(qū)體的制備
        3.2.2 菊花狀有序介孔CeO₂/ZnO光催化劑的制備
    3.3 最佳合成條件的確定及其形貌結(jié)構(gòu)分析
        3.3.1 水熱溫度的確定
        3.3.2 水熱時(shí)間的確定
        3.3.3 CeO₂含量的確定
    3.4 有序介孔CeO₂/ZnO光催化劑的結(jié)構(gòu)、形貌表征
        3.4.1 XRD分析
        3.4.2 透射電子顯微鏡(TEM)分析及元素分布
        3.4.3 氮?dú)馕?脫附分析
        3.4.4 X射線光電子能譜(XPS)分析
        3.4.5 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)分析
        3.4.6 莫特肖特基曲線分析
    3.5 有序介孔CeO₂/ZnO復(fù)合材料的光催化性能測試
        3.5.1 不同CeO₂含量樣品的光催化降解性能
        3.5.2 不同CeO₂含量樣品的光解水產(chǎn)氫性能
        3.5.3 光催化降解MB過程中產(chǎn)氫性能測試
    3.6 光催化機(jī)理研究
        3.6.1 光致發(fā)光(PL)光譜分析
        3.6.2 電化學(xué)測試
        3.6.3 捕獲劑實(shí)驗(yàn)
        3.6.4 光催化機(jī)理
    3.7 本章小結(jié)
第4章 以ZIF-8 為前驅(qū)體原位硫化構(gòu)筑CuS共催化劑修飾的多孔CeO₂/ZnS光催化劑
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)部分
        4.2.1 有機(jī)金屬框架材料ZIF-8前驅(qū)體的制備
        4.2.2 CeO₂/ZnO復(fù)合材料的制備
        4.2.3 CeO₂/ZnS-CuS復(fù)合材料的制備
    4.3 CuS修飾的CeO₂/ZnS復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        4.3.1 XRD分析
        4.3.2 SEM、TEM和元素分布分析
        4.3.3 X射線光電子能譜(XPS)分析
        4.3.4 氮?dú)馕?脫附分析
        4.3.5 紫外-可見漫反射吸收光譜(UV-Vis DRS)分析
    4.4 光催化產(chǎn)氫性能測試
    4.5 光催化機(jī)理研究
        4.5.1 光致發(fā)光(PL)光譜分析
        4.5.2 電化學(xué)測試
        4.5.3 光催化機(jī)理
    4.6 本章小結(jié)
第5章 以MOF-5 為前驅(qū)體構(gòu)筑Cu修飾C摻雜的納米ZnO光催化劑
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)部分
        5.2.1 多孔C-ZnO基體的制備
        5.2.2 Cu修飾的C-ZnO復(fù)合材料的制備
    5.3 Cu修飾的C-ZnO復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌表征
        5.3.1 XRD分析
        5.3.2 SEM、TEM和元素分布分析
        5.3.3 熱重分析
        5.3.4 X射線光電子能譜(XPS)分析
        5.3.5 氮?dú)馕?脫附分析
        5.3.6 紫外-可見漫反射光譜(UV-Vis DRS)分析
    5.4 光解水產(chǎn)氫測試
    5.5 光催化機(jī)理研究
        5.5.1 光致發(fā)光(PL)光譜分析
        5.5.2 電化學(xué)測試
        5.5.3 光催化機(jī)理
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn)
        6.1.1 結(jié)論
        6.1.2 創(chuàng)新點(diǎn)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果
致謝



本文編號：3805122