光催化技術(shù)以取之不盡的太陽光為驅(qū)動源,將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,它為解決環(huán)境問題與能源危機(jī)提供一種綠色方案。光催化技術(shù)的基礎(chǔ)和核心是半導(dǎo)體光催化劑,然而,目前傳統(tǒng)半導(dǎo)體對太陽光的利用率不足5%,在實(shí)際應(yīng)用中仍然面臨諸多挑戰(zhàn)。因此,開發(fā)能響應(yīng)寬光譜的新型光催化劑十分必要。石墨相氮化碳(g-C₃N₄)半導(dǎo)體具有能響應(yīng)可見光、廉價易得、無毒無害及能帶結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn),使其在光催化領(lǐng)域中得到了研究人員的廣泛關(guān)注。但是它同大多數(shù)光催化劑一樣,也存在著一些缺陷和不足,如:光吸收范圍較窄且利用率不高、光生載流子容易重組、光催化活性不高等。通過對其表面改性、調(diào)節(jié)能帶結(jié)構(gòu)可有效改善光譜響應(yīng)能力及加快載流子分離,從而增強(qiáng)催化活性。因此,本論文主要采取以下三種策略:(1)利用堿改性氮化碳,使其表面羥基化,改善其界面催化反應(yīng);(2)利用全碳芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子與尿素共聚合構(gòu)筑表面無定形碳修飾的氮化碳材料,定向遷移光生電子;(3)利用含有雜原子芳香環(huán)結(jié)構(gòu)的有機(jī)小分子與尿素共聚合構(gòu)筑擁有n-π*電子躍遷的氮化碳材料,拓寬可見光吸收范圍。三種方法逐步改善載流子分離效率、光譜吸...

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1光催化技術(shù)示意圖

功能化氮化碳材料的構(gòu)筑及其在光催化中的應(yīng)用21.2光催化技術(shù)與光催化劑1.2.1光催化劑技術(shù)早在上世界后半葉，日本東京大學(xué)Fujishima和Honda等研究人員發(fā)現(xiàn)有趣的現(xiàn)象：采用二氧化鈦（TiO2）制作的電極可以使用太陽光分解水生成氫氣（H2）。人類首次展示了使用太陽能的新路....

圖1.2太陽能光譜圖[3]

功能化氮化碳材料的構(gòu)筑及其在光催化中的應(yīng)用4圖1.2太陽能光譜圖[3]Figure1.2Solarspectrum[3]1.2.2半導(dǎo)體光催化劑經(jīng)過近半世紀(jì)的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)了各種類型的光催化劑并應(yīng)用于各種催化反應(yīng)研究。這些光催化劑各具特色，如：合適的Eg、合適的CB與VB位置....

圖2.4CN/K/OH/Fe材料中各元素的分布圖（HAADF-TEMmapping）

功能化氮化碳材料的構(gòu)筑及其在光催化中的應(yīng)用20圖2.4CN/K/OH/Fe材料中各元素的分布圖（HAADF-TEMmapping）Figure2.4HAADF-TEMmappingimagesfortheCN/K/OH/Fesample2.3.3元素組成與價態(tài)分析為了分析材料表面....

圖2.11CN/K/OH/Fe光催化降解TC的反應(yīng)機(jī)理圖

功能化氮化碳材料的構(gòu)筑及其在光催化中的應(yīng)用26結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)與表征結(jié)果，提出了一種可能的催化機(jī)理來解釋鐵摻雜表面羥基化g-C3N4的CN/K/OH/Fe復(fù)合材料降解TC的過程（圖2.11）。催化劑CN/K/OH/Fe在可見光作用下，被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對：（1）電子躍遷到CB，并繼....

本文編號：3919518