由于自然和人為因素,我們生存的環(huán)境在過(guò)去的幾個(gè)世紀(jì)里發(fā)生了災(zāi)難性變化,環(huán)境與能源問(wèn)題已經(jīng)成為亟待解決的全球性難題。半導(dǎo)體光催化產(chǎn)氫技術(shù)以太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng),在同時(shí)解決這兩個(gè)問(wèn)題方面具有不可估量的潛力。二氧化鈦以其無(wú)毒無(wú)害,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,抗光腐蝕能力強(qiáng),能帶位置適宜,價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于光催化領(lǐng)域的研究。然而,寬禁帶的二氧化鈦材料在可見(jiàn)光范圍的響應(yīng)值幾乎為零,光生電子與空穴的復(fù)合快而不能被有效轉(zhuǎn)移,這些問(wèn)題嚴(yán)重抑制了二氧化鈦的光催化活性。因此,通過(guò)設(shè)計(jì)獨(dú)特的二氧化鈦納米空心球結(jié)構(gòu)、摻雜非金屬元素改變電子結(jié)構(gòu)縮短禁帶寬度、引入氧空位增加中間態(tài)促進(jìn)光生載流子的有效轉(zhuǎn)移、用等離子處理的方法得到氫化的二氧化鈦等措施來(lái)有效提高材料的量子效率,從而增強(qiáng)其光催化性能。論文主要包含的工作如下:第一,采用一步水熱法在H₂O-C₂H₅OH-HF-H₂O₂混合溶液中以碳氮化鈦為前驅(qū)體,合成了具有氧空位和三價(jià)鈦的新型碳氮自摻雜二氧化鈦空心球（CNTH）。結(jié)果表明,所制備的CNTH光催化劑具有顯著增強(qiáng)的可見(jiàn)... 

【文章來(lái)源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二氧化鈦的晶體結(jié)構(gòu)：(a)銳鈦礦，(b)金紅石，(c)板鈦礦(Landmannetal2012)

半導(dǎo)體材料的光催化機(jī)理圖

易將材料接觸的物質(zhì)還原，而光生空穴很容易得電子從而將二氧化。二氧化鈦材料作催化劑時(shí)，光生電子會(huì)與材料表面的氧氣接子轉(zhuǎn)移步驟得到羥基自由基(·OH)以及超氧負(fù)離子(·O)。同樣，光分子或氫氧根離子生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基。具體地，當(dāng)利用氫時(shí)，半導(dǎo)體材料的導(dǎo)帶電勢(shì)低于 H+/H2的氧化還原電勢(shì)(0 V)，2/H2O 的氧化還原電勢(shì) (1.23 eV) 時(shí)更利于材料催化反應(yīng)的進(jìn)行要加入適量的共催化劑（常用的金屬 Pt）及犧牲劑，共催化劑的及氧化還原反應(yīng)的空間分離提高催化反應(yīng)速率，而犧牲劑能夠與反應(yīng)而阻止逆反應(yīng)氫氣和氧氣轉(zhuǎn)化為水的損耗。氧化鈦納米材料的研究進(jìn)展氧化鈦納米材料在應(yīng)用中的問(wèn)題

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3230725