能源短缺和環(huán)境污染已成為各國亟待解決的問題。半導(dǎo)體光催化技術(shù)因其具有高效的能源轉(zhuǎn)化和污染物去除能力而有望成為解決未來能源和環(huán)境問題的有效方法。因此,探索高效的和穩(wěn)定性良好的光催化劑是當(dāng)下研究的熱點。本研究基于半導(dǎo)體光催化劑石墨相氮化碳具有無毒、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定性良好等優(yōu)點,針對其光致載流子的分離率低和有限的可見光吸收能力等缺點,對其實行改性,以改善其光催化活性。本研究以尿素為原料采用酸處理氧化法制備氧摻雜的g-C₃N₄(O-g-C₃N₄),然后以O(shè)-g-C₃N₄為前體,采用共沉淀法原位制備Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄異質(zhì)結(jié)復(fù)合物(簡稱CuCN),并將其用于可見光驅(qū)動的光催化裂解水產(chǎn)氫和光催化降解孔雀石綠(MG)來探究其光催化性能。通過XRD、FT-IR、SEM、TEM、BET、UV-vis、PL、EIS和XPS等分析手段,對CuCN復(fù)合物光催...

【文章頁數(shù)】：110 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 光催化技術(shù)的研究背景
        1.2.1 光催化技術(shù)的研究進(jìn)展
        1.2.2 光催化技術(shù)的反應(yīng)基理
        1.2.3 光催化產(chǎn)氫的反應(yīng)機(jī)理
        1.2.4 光催化降解有機(jī)物的反應(yīng)機(jī)理
        1.2.5 光催化技術(shù)的研究重點
    1.3 石墨相氮化碳的結(jié)構(gòu)特征與光催化性能
        1.3.1 石墨相氮化碳的結(jié)構(gòu)特征
        1.3.2 石墨相氮化碳的制備方法
        1.3.3 g-C₃N₄基光催化材料的研究進(jìn)展
    1.4 g-C₃N₄基光催化劑性能提高的途徑
        1.4.1 形貌調(diào)控
        1.4.2 元素?fù)诫s
        1.4.3 g-C₃N₄基復(fù)合材料的構(gòu)建
    1.5 堿式碳酸銅的結(jié)構(gòu)特征及光催化性能
    1.6 含銅化合物/g-C₃N₄復(fù)合物的研究進(jìn)展
    1.7 課題的研究意義、技術(shù)路線及創(chuàng)新點
        1.7.1 研究意義
        1.7.2 技術(shù)路線
        1.7.3 創(chuàng)新點
第二章 實驗材料儀器和方法
    2.1 實驗試劑
    2.2 實驗儀器及設(shè)備
        2.2.1 實驗儀器
        2.2.2 實驗設(shè)備
    2.3 樣品的制備
        2.3.1 g-C₃N₄的制備
        2.3.2 氧摻雜g-C₃N₄的制備
        2.3.3 Cu₂(OH)₂CO₃的制備
        2.3.4 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的制備
    2.4 實驗方法
        2.4.1 光催化裂解水產(chǎn)氫實驗
        2.4.2 光催化降解實驗
    2.5 計算方法
        2.5.1 禁帶寬度Eg的計算
        2.5.2 能帶位置的計算
        2.5.3 響應(yīng)曲面分析法
        2.5.4 降解效率的計算方法
    2.6 表征與測試方法
第三章 g-C₃N₄和O-g-C₃N₄的理化性質(zhì)及光催化性能研究
    3.1 g-C₃N₄的理化性質(zhì)
        3.1.1 g-C₃N₄的結(jié)構(gòu)組成
        3.1.2 g-C₃N₄的比表面積和孔徑分布
        3.1.3 g-C₃N₄的可見光響應(yīng)性能
    3.2 O-g-C₃N₄的理化性質(zhì)
        3.2.1 O-g-C₃N₄的結(jié)構(gòu)組成
        3.2.2 O-g-C₃N₄形貌特征
        3.2.3 O-g-C₃N₄的比表面積和孔徑分布
        3.2.4 O-g-C₃N₄的可見光響應(yīng)性能
        3.2.5 O-g-C₃N₄的光電化學(xué)測試
    3.3 g-C₃N₄和O-g-C₃N₄的可見光催化性能
        3.3.1 g-C₃N₄和O-g-C₃N₄的光催化產(chǎn)氫性能
        3.3.2 g-C₃N₄和O-g-C₃N₄的光催化降解性能的影響
        3.3.3 g-C₃N₄和O-g-C₃N₄的光催化循環(huán)穩(wěn)定性
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的理化性質(zhì)及可見光催化產(chǎn)氫性能
    4.1 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的理化性質(zhì)
        4.1.1 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)組成
        4.1.2 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的形貌特征
        4.1.3 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的比表面積和孔徑分布
        4.1.4 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的可見光響應(yīng)性能
        4.1.5 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合材料的光電化學(xué)測試
    4.2 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄ 復(fù)合物的可見光催化產(chǎn)氫性能
        4.2.1 復(fù)合物與單一成分的可見光催化產(chǎn)氫性能
        4.2.2 不同原料配比對復(fù)合物光催化產(chǎn)氫性能的影響
        4.2.3 不同硝酸濃度對復(fù)合物光催化產(chǎn)氫性能的影響
        4.2.4 不同硝酸處理時間對復(fù)合物光催化產(chǎn)氫性能的影響
        4.2.5 不同制備方法對復(fù)合物光催化產(chǎn)氫性能的影響
        4.2.6 CuCN復(fù)合物與Cu₂(OH)₂CO₃/g-C₃N₄光催化產(chǎn)氫性能的比較
        4.2.7 復(fù)合物光催化劑的產(chǎn)氫穩(wěn)定性
    4.3 復(fù)合物光催化裂解水產(chǎn)氫機(jī)理
    4.4 光催化裂解水產(chǎn)氫參數(shù)優(yōu)化
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Cu₂(OH)₂CO₃/O-g-C₃N₄復(fù)合物的可見光催化降解性能
    5.1 復(fù)合物的可見光催化降解性能
        5.1.1 復(fù)合物與單一成分的可見光催化降解性能
        5.1.2 不同原料配比對復(fù)合物光催化降解性能的影響
        5.1.3 復(fù)合物光催化劑的穩(wěn)定性
    5.2 復(fù)合物光催化降解MG機(jī)理
        5.2.1 淬滅實驗
        5.2.2 MG降解過程的紫外可見全波長掃描
        5.2.3 降解機(jī)理
    5.3 光催化降解MG參數(shù)優(yōu)化
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的論文
作者在攻讀碩士學(xué)位期間所做的項目
致謝



本文編號：3863106