本文選題：光催化　切入點：Z型　出處：《上海電力學院》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：環(huán)境污染和能源問題是當今人類社會面臨的兩大挑戰(zhàn),也是我國現(xiàn)代化道路上必然需要解決的重大課題。光催化材料可以有效地將太陽能轉化為化學能,同時分解水獲得清潔可再生的氫能源,這對解決能源問題和環(huán)境問題有著重要的意義。然而傳統(tǒng)光催化材料在光反應過程中往往很難將水同時分解為氫氣和氧氣,因此需要加入犧牲試劑來保證制氫反應的進行。犧牲試劑的加入提高了反應的成本,也限制了光催化材料在制氫領域的應用。氧化石墨烯具有很大的比表面積和很高的電子傳輸效率,將其與光催化材料復合以提高光催化性能的研究已有報道,通過采用兩種不同的光催化材料與氧化石墨烯復合,將氧化石墨烯作為電子介體形成Z型結構,使制氫反應和制氧反應反別在不同光催化材料表面進行,達到光催化分解純水的目的。但是由于氧化石墨烯很難有效地與光催化材料復合,如何改變氧化石墨烯與光催化材料的負載方式,提高氧化石墨烯傳遞光生電子的效率仍然是一大難題。本文通過改變氧化石墨烯復合光催化材料的方式,以及對不同電子介體,石墨烯材料的不同還原狀態(tài),對氧化石墨烯基Z型光催化系統(tǒng)的影響展開研究,得到了以下主要結果:(1)采用簡單溶劑熱法制備CdS/GO復合材料。通過DMF的加入提高了氧化石墨烯在Cd2+離子作用下的穩(wěn)定性,使得CdS納米顆�？梢跃鶆虻呢撦d在氧化石墨烯表面,同時由于溶劑作用與Cd2+離子的共同作用,氧化石墨烯產生了褶皺,提高了CdS納米顆粒與氧化石墨烯的接觸性,降低了氧化石墨烯與CdS納米顆粒直接的接觸電阻,提高了光生電子-空穴對的分離效率。采用原位負載的CdS/GO復合材料比機械負載的Cd S/GO復合材料的光催化活性高出了1.3倍。同時,研究還顯示在DMF:水為4:1,氧化石墨烯含量為5wt%時,Cd S/GO復合材料擁有最高的光催化活性。(2)將溶劑熱法制備CdS/GO復合材料與BiVO4,WO3,Ag3PO4復合得到的Z型結構的光催化系統(tǒng)的性能進行了研究,并成功實現(xiàn)了純水分解同時獲得了氫氣和氧氣。結果表明:Ag3PO4有較高的光催化活性,但是自身結構穩(wěn)定性很差,BiVO4比WO3擁有更高的光催化活性。不同的電子介體對Z型光催化系統(tǒng)的活性有著明顯的影響,其中光反應條件下原位還原的氧化石墨烯比預還原的氧化石墨烯有更好的電子傳遞效果。而在加入離子型電子介體的情況下,氧化石墨烯還原程度更高,形成的Z型系統(tǒng)有更高的光催化活性,同時電子介體的濃度也對Z型光催化系統(tǒng)的活性有重要的影響。(3)通過高溫將酚醛樹脂石墨化的方法得到了核殼結構的Cd S-G材料,并將其與BiVO4復合,形成Z型光催化系統(tǒng)進行了研究。Cd S表面形成2-4nm后的石墨烯層,石墨烯與CdS顆粒形成了很好的接觸。CdS-G/BiVO4復合材料在不含I-/IO3-的情況下就有比CdS/GO/BiVO4更高的光催化活性。且由于生成的石墨烯石墨化程度很高,缺陷濃度低,不需要進一步光還原就有很高的大光生電子分離效率,因此具備了很好的催化穩(wěn)定性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：上海電力學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TQ116.2;TQ426

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