本文關(guān)鍵詞： 光催化 空心二氧化鈰 氮化碳 可見光　出處：《揚(yáng)州大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：能源危機(jī)和環(huán)境惡化是人類二十一世紀(jì)面臨的兩個(gè)重要的問題,尋找新型的可再生的能源已經(jīng)成為了研究熱點(diǎn)。自1972年,藤島昭與本多健一首先發(fā)現(xiàn)了二氧化鈦在紫外光照射下分解水的現(xiàn)象,二氧化鈦?zhàn)鳛橐环N新型材料,引起了人們的關(guān)注。進(jìn)而,光催化領(lǐng)域得到了蓬勃的發(fā)展。二氧化鈰作為稀土元素中最豐富的元素,尤其在我國含量更是豐富,并且以其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、無毒、簡(jiǎn)單的制備方法,使它成為一種新型的光催化材料而備受關(guān)注。通過簡(jiǎn)單的無模板的溶劑熱法,我們通過一步合成了均一尺寸的單分散孔狀空心二氧化鈰微球(CeO2-PH)。與此同時(shí),我們同樣通過溶劑熱法合成了八面體,海膽狀,和納米結(jié)構(gòu)的CeO2。使用比表面積(BET),X射線衍射(XRD),場(chǎng)發(fā)射掃面電鏡(FES EM)和透射電鏡(TEM)等儀器對(duì)孔狀空心二氧化鈰微球和納米二氧化鈰微球(CeO2-NP)的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征,并且利用光分解乙醛(氣體)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)了樣品的光催化性能。確定了比表面積、形貌和亞微觀結(jié)構(gòu)對(duì)樣品光催化性能的影響�？谞羁招亩趸嬑⑶虻钠骄酱蠹s為160 nm,并且由10 nm左右的小晶粒組成。另外,光性能,缺陷和表面化學(xué)性能將通過紫外-可見光譜(UV-vis),拉曼光譜(RAMAN),X射線光電光子能譜分析(XPS)表征手段觀測(cè),解釋了性能與結(jié)構(gòu)的緊密聯(lián)系。較多的三價(jià)鈰(Ce3+)含量降低了能帶帶寬,提高了光子收率,提高了光催化性能：與此同時(shí),合成的CeO2-PH含有較多的氧缺陷,為光催化反應(yīng)提供了較多的活性點(diǎn),提高了光催化活性。本文中,為了進(jìn)一步測(cè)試光電性能,我們測(cè)試了Ce02的光電流響應(yīng),其結(jié)果與活性一致。類石墨型氮化碳(g-C3N4)以其穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、無毒、廉價(jià)的原材料、簡(jiǎn)單的制備方法,尤其是可見光響應(yīng),使它成為一種新型的光催化劑而備受關(guān)注。為了進(jìn)一步提高可見光的光催化性能,我們選取類石墨型氮化碳(g-C3N4)作為改性劑,通過物理混合(行星混合機(jī))的方法合成了CeO2/g-C3N4共混復(fù)合材料,從而來提高整體的可見光吸收。其性能表征同樣是光分解乙醛(氣體)的實(shí)驗(yàn),正如我們預(yù)料的,原本的二氧化鈰的活性得到了很大的提高。其光催化機(jī)理有兩種可能,P-N Junction和Z-Scheme.其真正的機(jī)理探討將在今后的研究中繼續(xù)深入。
[Abstract]:Energy crisis and environmental deterioration are two important problems that human beings face in 21th century. The search for new renewable energy has become a research hotspot since 1972. Fujima Akira and Bentojianichi first discovered the phenomenon of titanium dioxide decomposing water under ultraviolet light. As a new material, titanium dioxide has attracted people's attention. As the most abundant elements in rare earth elements, especially in China, cerium oxide is rich in content, and its stable chemical properties, non-toxic, simple preparation method. It has become a new type of photocatalytic material and has attracted much attention through a simple template-free solvothermal method. In one step, we have synthesized a uniform size of monodisperse hollow cerium dioxide microspheres CeO2-PHN. At the same time, we have also synthesized octahedron and sea urchin by solvothermal method. And the nanostructure of CEO _ 2. The specific surface area (BET) was used for X-ray diffraction (XRD). The structure and properties of hollow cerium dioxide microspheres and nano-cerium oxide microspheres were characterized by field emission scanning electron microscopy (FES EMM) and transmission electron microscopy (TEM). The photocatalytic properties of the samples were evaluated by photodecomposition of acetaldehyde (gas) and the specific surface area was determined. The effect of morphology and microstructure on the photocatalytic properties of the samples. The average particle size of the hollow cerium oxide microspheres is about 160 nm and consists of about 10 nm small grains. In addition, the optical properties of the hollow cerium dioxide microspheres are investigated. The defects and surface chemical properties will be characterized by UV-vis spectra and Raman spectra by X-ray photoelectron photonic spectroscopy (XPS). The close relationship between the properties and the structure is explained. The higher content of cerium trivalent Ce3 decreases the band bandwidth, increases the photon yield, and improves the photocatalytic performance at the same time. The synthesized CeO2-PH has more oxygen defects, which provides more active points for photocatalytic reaction and improves photocatalytic activity. We have measured the photocurrent response of Ce02, and the results are consistent with the activity. Graphite-like carbon nitride (GN) g-C3N4) has stable chemical properties, nontoxic, cheap raw materials and simple preparation method. In order to further improve the photocatalytic performance of visible light, graphite-like carbon nitride (g-C3N4) is chosen as the modifier. CeO2/g-C3N4 composites were synthesized by physical mixing (planetary mixer). Thus, the absorption of visible light is improved. Its performance is also characterized by experiments of photodissociation of acetaldehyde (gas), as we expected. The activity of the original cerium oxide has been greatly improved. There are two possible photocatalytic mechanisms. The real mechanism of P-N Junction and Z-Schema will be further studied in the future.
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TQ133.3;O643.36

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