二維納米材料由于其獨(dú)特的物理特性己被廣泛應(yīng)用于催化制氫的研究。然而,低催化效率限制了材料的實際應(yīng)用。本文通過實現(xiàn)二維材料的半金屬化、半導(dǎo)體到金屬相的轉(zhuǎn)變以及引入空位缺陷等手段調(diào)控材料的能帶結(jié)構(gòu),以提高電子傳輸速率、增加活性位點(diǎn)以及降低析氫活化能,從而使材料展現(xiàn)出極高的催化活性。具體內(nèi)容如下:1、無金屬半導(dǎo)體作為光催化劑已廣泛用于光催化產(chǎn)氫領(lǐng)域,但是這些傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料電子遷移率較低、光生載流子復(fù)合速率快以及人造微結(jié)構(gòu)設(shè)計的缺乏導(dǎo)致了有限的析氫效率。我們制備了一種具有半金屬特性的無金屬元素參與的碳氮化合物二維材料hm-C（CN）3。引入的半金屬特性不僅有效地促進(jìn)了載流子轉(zhuǎn)移,而且為析氫反應(yīng)提供了更多的活性位點(diǎn),從而擁有了高效的光催化析氫能力。在研究中,我們進(jìn)一步將hm-C（CN）3納米片通過在離子液體里的原位熱解結(jié)合到多孔氧化鋁共振微腔結(jié)構(gòu)中,獲得了明顯增強(qiáng)的光電耦合效應(yīng)以及對全太陽光譜的良好吸收,使得催化產(chǎn)氫效率達(dá)到了 1009 μmolg-1 h-1。這個研究結(jié)果為電催化、光電催化以及光伏電池領(lǐng)域中電子遷移和全太陽能譜的吸收提供了一種新的思路。2、目前利用電化學(xué)/光電化學(xué)技術(shù)分解水制... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?Ｎ型半導(dǎo)體與溶液界面圖

由于電解質(zhì)溶液與半導(dǎo)體材料相互作用而使材料自行破壞的現(xiàn)象包括溶解??或者氧反應(yīng)等稱為腐蝕。光腐蝕就是光輻照半導(dǎo)體表面時光對半導(dǎo)體發(fā)生的腐蝕。??圖１．２給出了幾種常見半導(dǎo)體的光腐蝕能級圖。其中，ｎＥｄｅｃ代表陰極的光分解腐??蝕反應(yīng)能級，ｐＥｄｅｅ則代表陽極的光分解腐蝕反應(yīng)能級。因此，當(dāng)ｎＥｄｅ。比導(dǎo)帶Ｅｃ??位置要正時，半導(dǎo)體材料就發(fā)生陰極光腐蝕，反之則是陰極穩(wěn)定的。當(dāng)ＰＥｄｅｃ比??價帶Ｅｖ位置要負(fù)時，則會發(fā)生陽極光腐蝕反應(yīng)，反之則是陽極穩(wěn)定的。還有存??在一種特殊情況例如Ｔｉ〇２在分解水中雖然ＰＥｄｅｃ比價帶Ｅｖ位置更負(fù)，但是制氧的??能級比ＰＥｄｅｅ位置更負(fù)因此光生空穴首先制氧使得電極穩(wěn)定。??－Ｅ／ＮＨＥ??－２－??－小?４?—?「匕?Ｅｃ??１?＂ｎｆｄｅｃ?：＝ｎｆｄｅｃ?ｎｆｄｅｃ??Ｅｃ?Ｅｃ?｜?ｐ＾ｄｅｃ??〇?！￣?ｎ＾ｄｅｃ?—ｐ＾ｄｅｃ??ｐ＾ｄｅｃ?ｐ?ｐ＾ｄｅｃ?．．．．．?ｐ??ｐｃｄｅｃ?匕?ｍ??１?Ｆ?ｆ?ｆ???ｐ＾ｄｅｃ???ｔ???????????—?ｆ??ｐ＊＂ｄｅｃ??２?－?－?￡ｖ??Ｌｆ?ｆｖ??３?—?ｖ??ＺｎＯ?Ｔｉ０２?Ｃｕ２０?ＣｄＳ?ＭｏＳ２?ＧａＰ?ＧａＡｓ??圖１．２幾種半導(dǎo)體的光腐蝕能級圖。??１．２．１．６量子尺寸效應(yīng)??量子尺寸效應(yīng)是目前研究催化領(lǐng)域的一個非常關(guān)注的點(diǎn)。根據(jù)Ｋｕｂｏ發(fā)現(xiàn)的??公式５?＝?４￡＞／３Ｎ，?５為能級間距，Ｅｆ為費(fèi)米能級，Ｎ為原子總個數(shù)［５４］。所以對??于體材料來說

味著費(fèi)米面附近的能級由準(zhǔn)連續(xù)變?yōu)殡x散的。后來研宄人員發(fā)現(xiàn)量子生在１到１０?ｎｍ的尺寸范圍內(nèi)的半導(dǎo)體粒子。量子尺寸效應(yīng)使得吸及熒光光譜都會發(fā)生藍(lán)移，并可以用Ｂｍｓ公式表示０．２４８心，其中Ｒ為粒子半徑，爪：和ｍ：是２Ｒ￣?ｍｅ?ｍｈ?ｓＲ??的有效質(zhì)量，ｈ是普朗克常數(shù)，￡為半導(dǎo)體的介電常數(shù)，ｅ是基元電有效里德伯能量（￡：ＲＹ＝￣＾）。這一方程的第一項是激子束縛能，２ｅ２ｈ２??子空穴對的庫侖相互作用，第三項是空間修正效應(yīng)。由于導(dǎo)致能量升遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于使能量降低的庫侖相互作用，所以尺寸越小，激發(fā)態(tài)能移越效應(yīng)引起的禁帶寬度的變化是非常明顯的，比如硫化鎘由體材變?yōu)閳F(tuán)度由原來的２．６?ｅＶ變?yōu)椋常?ｅＶ如圖１．３所示［５５－５７］。??Ｃｌｕｓｔｅｒ??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)氫燃料研究歷史和低污染燃燒技術(shù)發(fā)展[J]. 李迎春,鄭光華.  航空動力學(xué)報. 2012(03)
[2]后臺階噴氫加噴空氣超音速燃燒數(shù)值模擬[J]. 崔玉峰,徐綱,黃偉光.  航空學(xué)報. 2004(02)
[3]液體火箭發(fā)動機(jī)研制情況的一些回顧[J]. 顧明初.  導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù). 1997(05)



本文編號：3353864