發(fā)布時間：2017-08-22 16:38

  本文關(guān)鍵詞：非晶態(tài)類石墨氮化碳的光電子性能研究

  更多相關(guān)文章： g-C_3N_4 光電 調(diào)控 光催化

【摘要】：類石墨氮化碳(g-C_3N_4)具有優(yōu)異的半導(dǎo)體特性,其中合適的能帶間隙、熱力學(xué)及化學(xué)穩(wěn)定性使得其成為了新型的光電子材料。其在光電、光催化、離子傳感及生物標(biāo)記等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值并吸引了相當(dāng)大的關(guān)注。為了進(jìn)一步推進(jìn)其應(yīng)用發(fā)展,對其光電性能的研究顯得尤其重要,但是由于當(dāng)前對此缺乏系統(tǒng)性的認(rèn)識,在很大程度上制約了g-C_3N_4的深入研究及應(yīng)用推廣。本論文基于此問題,旨在進(jìn)一步系統(tǒng)性地研究g-C_3N_4的光電性能,為提高g-C_3N_4的應(yīng)用效率、拓寬g-C_3N_4的應(yīng)用領(lǐng)域提供基礎(chǔ)性支撐。研究工作主要包括以下幾方面內(nèi)容:基于對熱解溫度的調(diào)控,成功獲得了具有可調(diào)諧熒光發(fā)射的氮化碳。通過時間分辨光譜及Raman精細(xì)結(jié)構(gòu)等表征,系統(tǒng)性地研究了氮化碳的可調(diào)諧發(fā)光機(jī)理。并提出了一個新穎的與π鍵共軛系統(tǒng)及N的孤態(tài)電子相關(guān)的發(fā)光能級機(jī)理圖。進(jìn)一步,我們以缺電子原子及富電子原子摻雜的方法對g-C_3N_4的光電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了嘗試性的調(diào)控。區(qū)別于摻雜產(chǎn)生的缺陷引起的傳統(tǒng)發(fā)光紅移現(xiàn)象,本工作發(fā)現(xiàn)摻雜后的產(chǎn)物出現(xiàn)了有趣的發(fā)光非對稱性變化。通過時間分辨光譜及密度泛函理論計算(DFT)深入地研究了其光電變化的機(jī)理,異構(gòu)原子的摻雜造成π鍵共軛系統(tǒng)及由N的孤態(tài)電子形成的LP能級的電子能態(tài)密度的降低被認(rèn)為與發(fā)光的變化相關(guān)。最后,我們通過形貌的可控合成對g-C_3N_4的光電性能進(jìn)行了調(diào)控并且研究了其光催化性能。以氣泡作為合成模板,成功獲得了具有大比表面積的泡沫狀疏松結(jié)構(gòu)形貌的g-C_3N_4。另外,以 top-down‖的方法,通過超聲剝離成功地制備了具有大縱橫比的g-C_3N_4納米片,實現(xiàn)了材料維度從三維到二維的調(diào)控。在此基礎(chǔ)上,我們對形貌調(diào)控后的g-C_3N_4的光電性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。并且在光催化性能的測試中,兩者都表現(xiàn)出高效的催化效率。
【關(guān)鍵詞】：g-C_3N_4 光電 調(diào)控 光催化
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11;O643.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 氮化碳的研究概述10-12
• 1.3 g-C_3N_4的光電特性12-13
• 1.4 g-C_3N_4的應(yīng)用13-18
• 1.4.1 g-C_3N_4在光催化劑中的應(yīng)用13-15
• 1.4.2 g-C_3N_4在光電材料中的應(yīng)用15-18
• 1.5 本課題的研究目的及內(nèi)容18-20
• 1.5.1 本課題的研究意義和目的18
• 1.5.2 本課題的主要研究內(nèi)容18-20
• 第二章 實驗部分20-23
• 2.1 實驗原料及儀器設(shè)備20
• 2.2 樣品的制備方法20-21
• 2.3 實驗表征分析方法21-23
• 2.3.1 X-射線衍射分析(XRD)21
• 2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡分析(SEM)21
• 2.3.3 高分辨率透射電子顯微鏡分析(TEM)21
• 2.3.4 熒光光譜分析(PL)21-22
• 2.3.5 Raman光譜分析22
• 2.3.6 吸收光譜測試22
• 2.3.7 原子力顯微鏡22-23
• 第三章 g-C_3N_4的可調(diào)諧發(fā)光23-36
• 3.1 樣品的制備23-24
• 3.2 g-C_3N_4的可調(diào)諧發(fā)光24-32
• 3.3 g-C_3N_4的可調(diào)諧發(fā)光機(jī)理探討32-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 異構(gòu)原子對g-C_3N_4的光電調(diào)控36-47
• 4.1 樣品的制備及理論計算36-37
• 4.2 異構(gòu)原子的引入對g-C_3N_4光電性能的影響37-42
• 4.2.1 硫原子摻雜氮碳化合物37-40
• 4.2.3 硼原子摻雜氮碳化合物40-42
• 4.3 異構(gòu)原子對g-C_3N_4光電性能調(diào)控的機(jī)理42-46
• 4.4 本章小結(jié)46-47
• 第五章 形貌對g-C_3N_4光電性能的調(diào)控47-62
• 5.1 樣品的制備47-48
• 5.2 3D泡沫狀g-C_3N_4的光電性能及其光催化性質(zhì)48-55
• 5.3 g-C_3N_4納米片的光電特性55-60
• 5.4 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果74-76
• 致謝76-77
• 附件77

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本文編號：720228