黑磷(Black phosphorus,BP)是一種新型的二維材料,是磷的類石墨烯的同素異構(gòu)體,其二維的結(jié)構(gòu)使得黑磷能夠被剝離至幾個甚至單個原子層厚度的磷烯。磷烯具有超高的比表面積,以及高的載流子遷移率,同時其禁帶寬度能夠通過層數(shù)進行調(diào)節(jié),這使得黑磷的光響應(yīng)能夠覆蓋可見到紅外光波段的范圍,可以用于復(fù)合光催化劑的開發(fā)。本文主要研究了二維黑磷材料的光催化水解產(chǎn)氫以及其二維層狀結(jié)構(gòu)和零維量子點結(jié)構(gòu)的制備。光催化技術(shù)是利用光催化劑在光照下,吸收太陽的光能量,將光能量轉(zhuǎn)化成光生(光誘導(dǎo))電子空穴,利用光生電子將水還原成氫氣,光生空穴用于將水氧化成氧氣或者將有機物氧化降解。光催化劑能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為高能量密度的氫氣,氫氣燃燒之后的產(chǎn)物只有水,所以這種技術(shù)能夠解決目前由于化石燃料的過度利用而導(dǎo)致的能源危機以及環(huán)境污染問題。本文利用目前應(yīng)用最廣泛的二氧化鈦(TiO₂)光催化劑和黑磷復(fù)合,形成黑磷/二氧化鈦(BP/TiO₂)的異質(zhì)結(jié)。TiO₂屬于寬禁帶半導(dǎo)體,其銳鈦礦結(jié)構(gòu)的能帶達到3.2 eV,使得TiO₂的光響應(yīng)范...

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1單一半導(dǎo)體的光催化反應(yīng)機理

才能夠?qū)⑺趸a(chǎn)生氧氣。之后的反應(yīng)包括了電子的運輸和吸收，如圖1.1所示，當體系吸收的光子能量大于半導(dǎo)體的能帶寬度的時候，能產(chǎn)生電子空穴的分離，電子被激發(fā)到導(dǎo)帶上面，在價帶上形成空穴。之后電子和空穴在光催化晶體內(nèi)部傳

圖1.2復(fù)合光催化劑的電荷分離機理

圖1.2復(fù)合光催化劑的電荷分離機理�；磻�(yīng)的過程中體系內(nèi)部的電子空穴的復(fù)合，后來發(fā)展結(jié)的復(fù)合型光催化劑，根據(jù)其組成的半導(dǎo)體的能帶位置

圖1.3復(fù)合光催化劑的Z-scheme機理

圖1.3復(fù)合光催化劑的Z-scheme機理。據(jù)植物的光合作用的過程，提出了Z-scheme機理半導(dǎo)體由于能帶的關(guān)系，能夠結(jié)合形成II型異質(zhì)導(dǎo)體的電子都能夠被激發(fā)到導(dǎo)帶，由于半導(dǎo)體1的

圖1.4常見二維材料的能帶，原子結(jié)構(gòu)以及光響應(yīng)波段范圍[28]

圖1.4常見二維材料的能帶，原子結(jié)構(gòu)以及光響應(yīng)波段范圍[28]。1.2.2二維黑磷的性質(zhì)

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