本文關(guān)鍵詞：類石墨氮化碳與納米氧化鋅的制備及其催化性能研究

  更多相關(guān)文章： 類石墨氮化碳 氧化鋅 光催化 染料敏化電池 自摻雜 染色

【摘要】：納米半導(dǎo)體光催化劑不僅能將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,還能徹底降解有機(jī)污染物,成為一種解決環(huán)境污染和能源問題的方案。類石墨氮化碳(g-C_3N_4)對(duì)可見光響應(yīng)、良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性以及生物兼容性,使其成為光催化技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。但是g-C_3N_4存在比表面積小和光生載流子易發(fā)生復(fù)合等缺陷,導(dǎo)致它的光催化效率仍較低,因此開發(fā)設(shè)計(jì)新型高效光催化劑和拓寬它的光響應(yīng)范圍,成為當(dāng)前類石墨氮化碳的研究熱點(diǎn)。氧化鋅(ZnO)因?yàn)槠湫蚊卜N類多、制備工藝簡(jiǎn)單、電子遷移率高等特點(diǎn)使得它在光催化和染料敏化電池等方面有著廣泛的應(yīng)用,但是它對(duì)可見光波段利用率低、效率低等問題,限制了它的推廣使用。本文針對(duì)類石墨氮化碳基體元素?fù)诫s改性、電子結(jié)構(gòu)改性以及對(duì)氧化鋅形貌和缺陷調(diào)控,進(jìn)行了較為深入探索,獲得如下主要研究結(jié)論:(1)采用先驅(qū)體與高氮含量的添加劑共熱聚合法合成了氮自摻雜氮化碳,分析了其氮原子取代碳原子對(duì)光吸收性能、電子結(jié)構(gòu)和光解水性能的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)氮自摻雜氮化碳不僅提高了對(duì)可見光的響應(yīng),光生載流子復(fù)合幾率減少,而且改善了電子能帶結(jié)構(gòu),大大提高了光解水制氫的活性,光解水制氫速率平均提高了1.8倍。(2)通過染料與氮化碳先驅(qū)體敏化之后再熱聚合,制備得到“染色”的類石墨氮化碳,拓寬光催化劑的光響應(yīng)范圍,可見光響應(yīng)可以拓展至近紅外光區(qū),禁帶寬度從2.65eV降低到了1.65 eV,其光解水制氫性能提高了1.66倍。(3)實(shí)現(xiàn)了水熱工藝中封端劑HMTA的量調(diào)控氧化鋅從微米棒到納米片,納米片比表面積達(dá)21.96 m2/g,對(duì)可見光響應(yīng),其中的光生載流子復(fù)合被抑制,能夠負(fù)載更多的染料,因此,基于不同形貌氧化鋅制備的光陽(yáng)極制備的染料敏化電池性能提高了6.68倍。(4)采用固相法煅燒醋酸鋅制備的氧化鋅納米棒,其在17.5 min內(nèi)可將羅丹明B完全降解,且可循環(huán)利用特性優(yōu)良;進(jìn)而,用淬火方法制備表面缺陷可控的氧化鋅納米棒,通過降溫速度可以調(diào)控其表面缺陷數(shù)量和種類,它的最大降解速率常數(shù)為0.274 min-1.
【關(guān)鍵詞】：類石墨氮化碳 氧化鋅 光催化 染料敏化電池 自摻雜 染色
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O643.36;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9
• 1.2 光催化反應(yīng)9-12
• 1.3 類石墨氮化碳(g-C_3N_4)的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 氧化鋅(ZnO)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.5 本論文的選題及意義15-16
• 1.6 本論文的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法17-21
• 2.1 制備工藝17
• 2.2 表征測(cè)試17-21
• 第3章 類石墨氮化碳的成分設(shè)計(jì)與催化特性21-47
• 3.1 引言21-22
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過程22
• 3.3 氮自摻雜氮化碳的制備及其產(chǎn)氫特性22-32
• 3.4 染色氮化碳的制備及其產(chǎn)氫特性32-44
• 3.5 本章小結(jié)44-47
• 第4章 納米氧化鋅的形貌與缺陷調(diào)控47-69
• 4.1 引言47-48
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程48-49
• 4.3 氧化鋅納米棒的固相合成和光催化特性49-52
• 4.4 氧化鋅納米棒的表面缺陷控制和光催化特性52-60
• 4.5 氧化鋅納米形貌調(diào)控和染料敏化電池特性60-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 主要結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-84
• 致謝84-85

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